8,529 matches
-
dar și eliberarea lor în circulație în funcție de nevoi. 2.2.8. Lizozomii și peroxizomii Lizozomii sunt mici organite intracelulare foarte bogate în enzime „de digestie”. Aici are loc desfacerea moleculelor de proinsulină sau insulină care prezintă anomalii structurale, sau a moleculelor de insulină produse în exces. Ei funcționează în corelație strânsă anatomică și funcțională cu reticulul endoplasmic rugos și aparatul Golgi. Peroxizomii sunt organite implicate în mod indirect în procesele de respirație celulară. Aparatul său enzimatic este implicat în prelucrarea unor
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
zonele „aderente”, unde membranele lasă între ele un spațiu de ~ 200 A. Acestea mai poartă și numele de joncțiuni „strânse” și sunt alcătuite dintr-un sistem canalicular care permite difuziunea liberă între celulele adiacente a ionilor, metaboliților și a altor molecule cu greutate moleculară < 1kDa. Canalele intercelulare sunt formate din asamblarea proteinelor denumite conexine (Cx) într-o structură dodecamerică. Până în prezent au fost descrise la mamifere 16 specii diferite de conexine. În insulele Langerhans, joncțiunile strânse sunt frecvente între celulele β
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
exprimată și în sistemul nervos central. Aceste conexine ar putea juca un rol important în comunicarea dintre diferitele tipuri celulare din insula Langerhans (28). Coexpresia în celula β pancreatică a Cx36 considerată ca specific neuronală (185), vine să completeze lista moleculelor co-exprimate în cele două tipuri de celule și care mai includ moleculele GAD (13), GLUT2 (127) și islet-brain 1 (20). Aceste date se adaugă altor caracteristici care definesc celula β ca o celulă „excitabilă” electric (183, 184), care răspunde la
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
rol important în comunicarea dintre diferitele tipuri celulare din insula Langerhans (28). Coexpresia în celula β pancreatică a Cx36 considerată ca specific neuronală (185), vine să completeze lista moleculelor co-exprimate în cele două tipuri de celule și care mai includ moleculele GAD (13), GLUT2 (127) și islet-brain 1 (20). Aceste date se adaugă altor caracteristici care definesc celula β ca o celulă „excitabilă” electric (183, 184), care răspunde la glucoză și la unii hormoni prin depolarizare (45) și prezintă în cultură
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
și în stare stimulată, sugerează rolul Cx36 în reglarea secreției de insulină, cel puțin la nivelul de integrare a răspunsurilor simultane a celulelor β. 3. Fiziologia celulei β 3.1. Particularitățile metabolice ale celulei β pancreatice Celula β exprimă GLUT2, molecule care asigură captarea rapidă a glucozei indiferent de concentrația ei extracelulară. Factorul limitant de utilizare a glucozei este reprezentat de glucokinază, care este o hexokinază cu afinitate mică pentru glucoză. Aceasta explică de ce la concentrații mici ale glucozei e.c. (<2
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
celulelor cerebrale, care la glicemii persistente sub 20-30 mg/dl nu-și mai pot acoperi nevoile energetice. 3.3. Proteinkinazele β-celulare Aceste enzime cu rol major în reglarea metabolismului sunt implicate în fosforilările și defosforilările substraturilor (receptori, enzime sau alte molecule): a) Proteinkinazele serină/treonină - A, B și C. Proteinkinaza A a fost denumită astfel întrucât acționează prin intermediul AMPC; proteinkinaza C a fost notată astfel întrucât ea este stimulată de Ca+2; proteinkinaza B a fost denumită astfel după ce s-au
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
proteinkinaza C a fost notată astfel întrucât ea este stimulată de Ca+2; proteinkinaza B a fost denumită astfel după ce s-au descoperit celelalte două proteinkinaze. Ele se prescurtează: PKA, PKC și PKB; b) Protein-tirozin-kinazele - catalizează fosforilarea resturilor tirozinice în moleculele țintă. Ele sunt de două tipuri: cele care sunt parte a domeniului extracelular al unor receptori membranari și cele complet intracelulare (care fac parte din evenimentele biochimice post-receptor); c) Proteinele fosfatazice - catalizează desfacerea fosforului din enzima activă, pe care o
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
hormoni și enzime - procese consumatoare de energie), care și ele se află sub control metabolic (mecanisme de tip feed-back) sau hormonal (insulina având și aici un rol central). În subcapitolele următoare se va face referire deseori la o serie de molecule „cheie” implicate în homeostazia energetică, prezente în țesuturi sau organe aparent diferite. Transportorii de glucoză GLUT2, de exemplu, considerați ca elemente ale complexului de „gluco-sensibilitate”, se găsesc exprimați în celula β pancreatică, dar și în hepatocit sau neuronii hipotalamici. La
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
fi aceea de feedback protector împotriva unor creșteri excesive ale calciului intra-β-celular, cunoscut a crea efecte citotoxice (apoptotice). Un alt compus comun SNC și celulei β este sulfatidul (un important glicosfingolipid neuronal). Sulfatidul este produs în reticulul endoplasmic de către ceramidă, moleculă la care este atașată galactoza. Reacția este mediată de enzima galactozil-ceramidin transferaza. Ia naștere galactozil-ceramida sau sulfatida. În aparatul Golgi aceasta atașează o moleculă de galactoză în poziția 3’. În celula β pancreatică sulfatidul este prezent în granulele secretorii și
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
celulei β este sulfatidul (un important glicosfingolipid neuronal). Sulfatidul este produs în reticulul endoplasmic de către ceramidă, moleculă la care este atașată galactoza. Reacția este mediată de enzima galactozil-ceramidin transferaza. Ia naștere galactozil-ceramida sau sulfatida. În aparatul Golgi aceasta atașează o moleculă de galactoză în poziția 3’. În celula β pancreatică sulfatidul este prezent în granulele secretorii și la suprafața celulei, intervenind în etapele finale ale exocitozei (26). Interesant de notat este și faptul că mașinăria exocitotică din celulele β, denumită SNARE
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
1. Gena insulinei Gena insulinei se află pe brațul scurt al cromozomului 11, în regiunea p13, adiacentă genelor IGF II și a tirozin-hidroxilazei. Implicațiile genei insulinei în diabetogeneză vor fi discutate în alt capitol. Gena insulinei exprimă de fapt o moleculă mai mare, pre-proinsulina, alcătuită din 107 aminoacizi, care conține proinsulina, formată din 84 aminoacizi și un peptid de semnalizare de 23 aminoacizi. La rândul ei, proinsulina este alcătuită din molecula de insulină (51 aminoacizi) și peptidul C cu 33 aminoacizi
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
discutate în alt capitol. Gena insulinei exprimă de fapt o moleculă mai mare, pre-proinsulina, alcătuită din 107 aminoacizi, care conține proinsulina, formată din 84 aminoacizi și un peptid de semnalizare de 23 aminoacizi. La rândul ei, proinsulina este alcătuită din molecula de insulină (51 aminoacizi) și peptidul C cu 33 aminoacizi. Aceste componente sunt identificabile pe gena insulinei. Gena insulinei conține 3 exoni (regiuni codificante) separate de 2 introni (regiuni necodante). În plus, gena este precedată de 30 de perechi de
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
mamifere expresia genei insulinei are loc numai în celulele β pancreatice asupra căreia intervin elemente regulatorii (inhibitorii sau stimulatorii și promotorii) acționând prin regiunea 5’ care flanchează gena. Expresia genei insulinei reprezintă un proces bine reglat în care intervin numeroase molecule modulatorii, în interiorul nucleului și în afara lui. Unele fac parte din „mecanismul endogen” de reglare, în timp ce altele fac parte din „mecanismul exogen” (factori care provin din mediu și ajung prin circulația sistemică până în circulația insulară). Dintre acestea, cele mai importante sunt
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
modulatorii, în interiorul nucleului și în afara lui. Unele fac parte din „mecanismul endogen” de reglare, în timp ce altele fac parte din „mecanismul exogen” (factori care provin din mediu și ajung prin circulația sistemică până în circulația insulară). Dintre acestea, cele mai importante sunt moleculele nutritive: glucoza (rol principal), acizii grași și aminoacizii, sau unii produși ai metabolizării lor (corpii cetonici, de exemplu). Aici este momentul să facem distincția între factorii care influențează procesul de expresie a genei insulinei care conduce la sinteza moleculelor de
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
sunt moleculele nutritive: glucoza (rol principal), acizii grași și aminoacizii, sau unii produși ai metabolizării lor (corpii cetonici, de exemplu). Aici este momentul să facem distincția între factorii care influențează procesul de expresie a genei insulinei care conduce la sinteza moleculelor de proinsulină/insulină, stocate apoi în granulele secretorii, și factorii care influențează secreția insulinei preformate, adică eliberarea ei în circulație din depozite (granulele secretorii). Primii țin mai mult de structura genetică propriu-zisă, în timp ce ceilalți țin în mare parte de factorii
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
RNA se disociază de matricea DNA-ului din care este compusă gena. În celula β există mai mult RNA mesager insulinic decât DNA-ul genomic. Sinteza RNA-ului mesager are loc în nucleu, de unde este transferat în ribozomi pentru sinteza moleculei de proinsulină. Există mai multe categorii de RNA, dintre care cel mai important, RNA-ul ribozomal (rRNA), reprezentând 75% din total. Există un RNA mesager (mRNA) și un RNA de transfer (trRNA). Fiecare are rolul său. RNAm conduce sinteza proteică
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
genele și proteinele lor codate variază mult ca mărime, un mRNA uman are circa 2 kb. În schimb, precursorul său nuclear denumit hnRNA (heterogenous nuclear RNA), are o legare de 2-20 ori mai mare. În final, numai circa 10% din moleculele hnRNA pătrund în citoplasmă. Restul este degradat în nucleu. Revenind la expresia genei insulinei, regiunea care precede începutul transcrierii genei propriu-zise și care este denumită regiune promotoare conține 360 bp (perechi de baze). Aceasta cuprinde peste 10 factori de transcriere
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
adipocite) sau hormonul de creștere (în hipofiză). În fine, o parte din factorii de transcripție menționați sunt implicați și în procesul de dezvoltare a pancreasului și de diferențiere a arborelui secretor insular. 3.5.4. Biosinteza insulinei Transcrierea mRNA în molecula de pre-proinsulină are loc în ribozomii reticulului endoplasmic rugos, acolo unde au loc toate sintezele prin asamblarea aminoacizilor în ordinea codificată de gena respectivă. Prima etapă constă în apariția unui mic peptid (denumit „de semnalizare”) alcătuit din 23 resturi aminoacidice
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
Sunt apoi asamblați aminoacizii lanțului insulinic B, a peptidului C și a lanțului insulinic A, în această ordine regăsită în structura „genei insulinei”. De fapt, sub acest termen se înțelege gena pre-proinsulinei, a proinsulinei, a insulinei și a peptidului C, molecule care, deși au un destin comun, au o semnificație biologică distinctă pentru fiecare dintre ele. Pre-proinsulina are o viață scurtă, fiind clivată la proinsulină prin înlăturarea peptidului de semnalizare. Proinsulina este rapid transportată în aparatul Golgi unde este împachetată în
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
distinctă pentru fiecare dintre ele. Pre-proinsulina are o viață scurtă, fiind clivată la proinsulină prin înlăturarea peptidului de semnalizare. Proinsulina este rapid transportată în aparatul Golgi unde este împachetată în veziculele secretorii formate cu ajutorul clatrinei. Aceasta din urmă este o moleculă implicată în numeroase procese ce presupun endocitoza sau exocitoza unor compuși celulari, având capacitatea de a realiza vezicule la suprafața celulelor sau în interiorul lor. În granulele inițiale (imature), alături de insulină, proinsulină și peptid C, mai există și alte proteine care
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
cantitate mică poate fi eliberată direct din veziculele inițiale, fără a mai trece prin granulele secretorii. Aceasta este denumită calea „secreției constitutive” și ar putea asigura secreția bazală continuă, care are loc și în condiții de normoglicemie. Proinsulina este o moleculă mai mare, conținând 86 aminoacizi și o greutate moleculară de circa 9 000 kDa. Ea este alcătuită din cele 2 lanțuri, A și B, ale insulinei, precum și a unui peptid format din 32 aminoacizi denumit peptidul C („Connecting peptide”) sau
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
condițiile „bazale”. Stimulii sintezei de insulină sunt în parte comuni cu cei ai exocitozei. Ea depinde de creșterea intra-β-celulară a unor intermediari biochimici cu semnificație de „semnal”, care sunt produși în cursul metabolismului glucozei și, în parte, și a altor molecule (aminoacizi, acizi grași). În mod paradoxal, în celula β, cea mai sensibilă la deteriorări este funcția de „biosenzor al glucozei”. Nu întâmplător, cercetătorii din domeniul „pancreasului artificial” s-au izbit în realizarea tehnică a dispozitivului, nu atât de componenta eliberării
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
transport are loc printr-un proces de difuziune facilitată mediat de tipul de transportori GLUT2 și GLUT1. GLUT2 se mai găsește exprimat și în hepatocite, epiteliul intestinal și renal, precum și în unii neuroni din hipotalamusul lateral. Transportorii de glucoză sunt molecule proteice alcătuite din aproximativ 500 de aminoacizi. GLUT2, de exemplu, e format din 524 aminoacizi, iar GLUT4 (operanți în celulele musculare și adipocite) au numai 509 aminoacizi (fig.6). GLUT2 are un Km pentru glucoză foarte înalt (20-30 mmol/l
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
Transfecția celulei β cu o plasmidă conținând genele GLUT2 și HNF1? crește activitatea de transcriere a genei GLUT2 de 6 ori (14). De altfel, expresia celor două gene în celulele β prezintă un paralelism izbitor. Acțiunea de stimulare a transcripției moleculei de GLUT2 de către HNF1? se face prin intermediul unei globuline nucleare (p300), care acționează ca factor de co-activare a expresiei GLUT2. O observație interesantă este aceea a scăderii vitezei de translocare a GLUT2 din citoplasmă către membrana celulară la animalele hrănite
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
hipoglicemie stimulează pe cale nervoasă secreția de glucagon, care prin glicogenoliza hepatică va tinde să corecteze nivelul glicemiei (25). De menționat că aceste structuri cerebrale exprimă în paralel nu numai GLUT2, dar și glucokinaza, precum și canalele de KATP, toate aceste trei molecule fiind implicate în homeostazia energetică a organismului (112, 189). Funcția transportorilor GLUT1 și 2 este strâns corelată cu funcția glucokinazei, uneori fiind dificil de apreciat care dintre cele două molecule reprezintă „biosenzorul glicemic”. 3.6.3. Glucokinaza Glucokinaza face parte
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]