911 matches
-
reglată să producă insulină ca răspuns la creșterile glicemice fiziologice. Între 5-10 mmoli, ca urmare a unor modificări în raportul ATP/ADP, NADPH/NADP, în activitatea electrică și în concentrația Ca+2 citozolic, apare prima descărcare de insulină din granulele secretorii dispuse în compartimentul celular rapid accesibil. Urmează apoi recrutarea unui al doilea compartiment de granule, care declanșează o a doua undă insulinosecretoare, denumită „tardivă”, întrucât se evidențiază după 15 minute (deși începe mai devreme), fiind maximală la circa 45 minute
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
parte de modificările alosterice sau covalente în proteinele funcționale. Exemplele tipice sunt: închiderea canalelor KATP (ca urmare a creșterii raportului ATP/ADP) și activarea indusă de GTP a proteinei G mici, denumite Rab-3a, care controlează înmugurirea și apoi exocitoza granulelor secretorii. Tehnicile genomice moderne au stabilit genele stimulate (up-reglate) pentru transcriere de către creșterile glicemice sau, dimpotrivă, cele inhibate (down-reglate) de către scăderile glicemice. Numărul lor este de ~ 150. Cele mai puternic influențate de glucoză s-au dovedit a fi enzimele implicate în
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
care permite fosforilarea unor substraturi conținând serină/treonină. Acest proces pare a iniția secvențele insulinosecretorii induse de creșterea glicemică în înlănțuirea unor evenimente biochimice destul de bine cunoscute, chiar dacă procesele interpuse între stimul (creșterea glicemică) și insulinosecreție (în fapt exocitoza granulelor secretorii) reprezintă numai fața vizibilă, aș spune periferică, a secreției insulinei. Mecanismul molecular implicat în expresia genelor de către glucoză se află în domeniul ipotezelor. Glucoza poate interveni la 3 niveluri: la nivelul genelor, sensibile la glucoză; la nivelul factorilor de transcriere
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
mari, Zn+2 a fost implicat în apoptoza neuronală. Același fenomen poate avea loc și în celulele β pancreatice. Celulele β conțin Zn+2 în concentrații mai mici sau mai mari, fiind implicat în formarea hexamerilor insulinici insolubili din granulele secretorii. El este co-secretat cu insulina după stimulare cu secretagoge. Ca și în celula cerebrală, zincul poate avea rol în moartea celulelor β și în apariția diabetului la vârstnici. Acest efect este legat de citotoxicitatea zincului liber (nelegat, nechelat). Zincul eliminat
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
după stimulare cu secretagoge. Ca și în celula cerebrală, zincul poate avea rol în moartea celulelor β și în apariția diabetului la vârstnici. Acest efect este legat de citotoxicitatea zincului liber (nelegat, nechelat). Zincul eliminat din celulele β odată cu granulele secretorii în mediul din jur, ar trebui legat (neutralizat prin chelare). Dacă proteina de reutilizare este scăzută, zincul liber poate avea efecte distructive, prin mecanism paracrin, asupra celulelor din insulele Langerhans, inclusiv asupra celulei β pancreatice. Vulnerabilitatea celulei β pancreatice insulare
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
în 7 etape concepute didactic pentru a înțelege situsurile moleculare care pot fi sediul unor dereglări întâlnite în T2DM. Procesul exocitozei se referă aproape exclusiv la eliberarea în circulație a insulinei sintetizate și aflate sub formă de depozit în granulele secretorii. În spatele insulinosecreției însă se află procesul continuu al sintezei de insulină. Când stocurile insulinice din granulele secretorii sunt complete, sinteza de insulină scade în intensitate, rămânând egală cu exocitoza insulinei din condițiile „bazale”. Stimulii sintezei de insulină sunt în parte
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
în T2DM. Procesul exocitozei se referă aproape exclusiv la eliberarea în circulație a insulinei sintetizate și aflate sub formă de depozit în granulele secretorii. În spatele insulinosecreției însă se află procesul continuu al sintezei de insulină. Când stocurile insulinice din granulele secretorii sunt complete, sinteza de insulină scade în intensitate, rămânând egală cu exocitoza insulinei din 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
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
eficientă a glucozei în celula β chiar la concentrații mici ale acesteia. Activitatea glucokinazei asociată compartimentului granular poate realiza cuplarea fosforilării glucozei cu secreția de insulină prin intermediul mașinăriei ionice (a ionului de Ca+2). În plus, plasarea glucokinazei în granulele secretorii poate reprezenta o formă inactivă a enzimei, fiind probabil un mecanism de protecție împotriva degradării sale. Spre deosebire de glucokinaza hepatică (izoforma denumită hexokinază), care reprezintă un sistem adaptativ rapid la concentrația e.c. de glucoză, modificându-și afinitatea pentru ea, glucokinaza din
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
răspuns insulinic scăzut și/sau întârziat (68, 206). 3.6.4. Creșterea raportului ATP/ADP Abundența mitocondrială în celula β sugerează o foarte intensă activitate metabolică și un mare consum energetic (4, 123). Ca în celelalte celule ale organismului, travaliul secretor β-celular este asigurat de consumul moleculelor de ATP. În plus, aceste molecule joacă un rol important ca etapă esențială în ciclul de evenimente ce cuplează stimulul (creșterea glicemiei) de evenimentul efector final (insulinosecreția). Producția de ATP se realizează în cele
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
închiderea „porului” de transport al potasiului, reprezentat de tetramerul Kir 6.2 din structura acestei complexe molecule. În ultimii ani s-a constatat că asemenea canale KATP se găsesc distribuite și pe alte membrane subcelulare, precum cele care delimitează granulele secretorii sau mitocondriale (67). O particularitate a metabolismului β-celular este activitatea scăzută a lactat-dehidrogenazei (LDH), ce transformă piruvatul în lactat. De asemenea, transportul lactatului în mitocondrie este scăzut. Hiperexpresia LDH în celula β va conduce la o scădere a secreției de
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
cea mai mare parte din energia organismului (87, 100). ATP-ul produs în mitocondrie, prin metabolismul glucozei și al leucinei, joacă un rol important în desfășurarea proceselor care necesită consum de energie: exprimarea genelor; translația proteinelor (din ribozomi în granulele secretorii); activitatea canalelor ionice; deplasarea granulelor secretorii și exocitoza (133). Date suplimentare privind importanța mitocondriei în homeostazia energetică a organismului vor fi prezentate în capitolul „Mitocondria”. Generarea moleculelor de ATP din celula β depinde în mare măsură de câtă energie va
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
organismului (87, 100). ATP-ul produs în mitocondrie, prin metabolismul glucozei și al leucinei, joacă un rol important în desfășurarea proceselor care necesită consum de energie: exprimarea genelor; translația proteinelor (din ribozomi în granulele secretorii); activitatea canalelor ionice; deplasarea granulelor secretorii și exocitoza (133). Date suplimentare privind importanța mitocondriei în homeostazia energetică a organismului vor fi prezentate în capitolul „Mitocondria”. Generarea moleculelor de ATP din celula β depinde în mare măsură de câtă energie va fi deturnată către termogeneză de către proteinele
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
necesară promovării exocitozei. 3.6.7. Canalele CaVOLT După cum se știe, concentrația plasmatică a insulinei în vena portă prezintă la persoanele normale oscilații regulate (secreție „pulsională”). Acestea sunt modificate la pacienții cu T2DM, obezitate sau la persoanele cu insulinorezistență. Oscilațiile secretorii, care se regăsesc și în secreția altor glande endocrine (hipofiză, suprarenală, paratiroide, adipocit etc.), sunt importante pentru efectul înregistrat în organele țintă. În cazul insulinei, caracterul pulsator al secreției influențează în primul rând funcțiile glicogenogenetică/glicogenolitică a ficatului, organ care
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
în periferie. Mai multe aspecte ale funcției β-celulare se caracterizează prin oscilații: glicoliza și concentrațiile metaboliților intermediari, generarea moleculelor de ATP (167), potențialul de membrană și mai ales concentrația intracelulară a Ca+2 (162). Aceste oscilații sunt sincrone cu pulsațiile secretorii insulinice (168). Explicațiile posibile ale caracterului pulsator al insulinosecreției sunt următoarele: activitatea electrică intrinsecă (de tip pacemaker) în celula β; fluxuri glicolitice oscilatorii în celula β; sistem feedback negativ reflectând fluctuații în concentrația e.c. a glucozei; influențe nervoase centrale mediate
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
c. a calciului sunt mai profunde și mai greu de studiat (93). În plus, canalele de Ca+2 (dar și alte tipuri de canale pentru alți ioni) sunt prezente și în alte membrane celulare sau subcelulare (mitocondrie, reticul endoplasmic, granule secretorii etc.). O tulburare în domeniile transmembranare ale canalelor Ca+2 de tip L din membrana celulei β a fost recent implicată în alterarea insulinosecreției din T2DM (98). Modificarea concentrației intra-β-celulare de Ca+2, care urmează depolarizării membranei celulare ca urmare
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
insulelor intacte. El este prezent și în pancreasul izolat, în insulele izolate și chiar în celulele β izolate. Pacemakerul secreției impulsionale (mai evidentă pentru secreția bazală) ar trebui să fie localizat în celula β. Totuși, mecanismul care realizează conducerea impulsurilor secretorii in vivo, în miliardele de celule β prezente în cele circa 800 000 insule, pare a fi de origine neurogenă (163). În insulele recoltate de la șoareci se pot înregistra desincronizări minore de 1-2 secunde între diferitele celule ale unei insule
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
puțin la șobolan. Hiperexpresia experimentală a acestei proteine funcționale (schimbătorul Na+/Ca+2) din celula β conduce la depleția masivă a stocurilor de Ca+2 din reticulul endoplasmic, activarea caspazei 12 și apoptoza β-celulară (47). 3.6.8. Exocitoza granulelor secretorii Exocitoza reprezintă procesul de eliberare a conținutului granulelor secretorii în circulația insulară. Acest proces este declanșat de creșterea glicemică, după cum am mai arătat, și are loc după un model „bifazic”, în care „faza precoce” apare în primele 10 minute (cu
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
schimbătorul Na+/Ca+2) din celula β conduce la depleția masivă a stocurilor de Ca+2 din reticulul endoplasmic, activarea caspazei 12 și apoptoza β-celulară (47). 3.6.8. Exocitoza granulelor secretorii Exocitoza reprezintă procesul de eliberare a conținutului granulelor secretorii în circulația insulară. Acest proces este declanșat de creșterea glicemică, după cum am mai arătat, și are loc după un model „bifazic”, în care „faza precoce” apare în primele 10 minute (cu un vârf la 2-3 minute) și „faza tardivă” în
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
precoce afectată în T2DM (64). De remarcat că din punct de vedere cantitativ s-a putut calcula că prima fază insulinosecretorie pune în mișcare numai 50-100 granule din cele ~ 10 000 existente în celula β (adică circa 1%). Aceste granule secretorii se află în contact strâns cu canalele de Ca+2 de tip L. Ele se află situate în vecinătatea imediată a canalelor de calciu a căror deschidere (indusă de depolarizarea membranei) conduce la activarea procesului de exocitoză. Așa se explică
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
fundamental (81, 82). Un rol important în procesul exocitozei este jucat de proteinele motorii intracelulare. Principala funcție a acestor proteine citoskeletice este aceea a transportului și a poziționării în celulă a diferitelor organite stabile (mitocondrii, lizozomi etc.) sau tranzitorii (vezicule secretorii). Kinezina a fost prima proteină motorie celulară implicată în inducerea deplasărilor mitocondriale rapide sau a fluxului axonal rapid, a precursorilor diferitelor vezicule secretorii și a unor proteine sinaptice deplasate de-a lungul nervilor. Transportul de acest tip se face prin
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
a transportului și a poziționării în celulă a diferitelor organite stabile (mitocondrii, lizozomi etc.) sau tranzitorii (vezicule secretorii). Kinezina a fost prima proteină motorie celulară implicată în inducerea deplasărilor mitocondriale rapide sau a fluxului axonal rapid, a precursorilor diferitelor vezicule secretorii și a unor proteine sinaptice deplasate de-a lungul nervilor. Transportul de acest tip se face prin microtubuli dispuși radial în raport cu centromerul. Mișcările centripete (către centrul celulei) sunt promovate de proteina motorie citoplasmatică denumită dineină, în timp ce mișcările centrifuge (către periferie
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
prin microtubuli dispuși radial în raport cu centromerul. Mișcările centripete (către centrul celulei) sunt promovate de proteina motorie citoplasmatică denumită dineină, în timp ce mișcările centrifuge (către periferie) sunt promovate de proteinele motorii denumite kinezine. Figura 13 redă schematic ansamblul de transport al veziculelor secretorii din aparatul Golgi către fața interioară a membranei celulare, în vederea eliberării produsului său secretor, după prealabila fuziune cu membrana celulară. Asemenea sisteme de transport intracelular sunt multiple și adaptate mărimii moleculelor ce urmează a fi transportate, flexibilității lor și vitezei
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
proteina motorie citoplasmatică denumită dineină, în timp ce mișcările centrifuge (către periferie) sunt promovate de proteinele motorii denumite kinezine. Figura 13 redă schematic ansamblul de transport al veziculelor secretorii din aparatul Golgi către fața interioară a membranei celulare, în vederea eliberării produsului său secretor, după prealabila fuziune cu membrana celulară. Asemenea sisteme de transport intracelular sunt multiple și adaptate mărimii moleculelor ce urmează a fi transportate, flexibilității lor și vitezei necesare transportului. Proteinele motorii care se deplasează de-a lungul filamentelor actinice sunt membre
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
până în prezent prefigurează următoarea secvență de evenimente: creșterea concentrației de Ca+ (prin pătrunderea calciului prin canalele CaVOLT și eliberarea calciului sechestrat în reticulul endoplasmic) activează calmodulinul prin legarea sa de Ca+2. Urmează apoi activarea calmodulin-kinazelor (unele prezente în granulele secretorii), care fosforilează proteinele motorii din microtubuli și rețeaua filamentelor actinice. Prin consum energetic (furnizat de ATP), granulele secretorii sunt deplasate către membrana celulară, unde intervin proteinele de ancorare (de apropiere a granulelor secretorii de fața internă a membranei celulare, denumite
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]
-
eliberarea calciului sechestrat în reticulul endoplasmic) activează calmodulinul prin legarea sa de Ca+2. Urmează apoi activarea calmodulin-kinazelor (unele prezente în granulele secretorii), care fosforilează proteinele motorii din microtubuli și rețeaua filamentelor actinice. Prin consum energetic (furnizat de ATP), granulele secretorii sunt deplasate către membrana celulară, unde intervin proteinele de ancorare (de apropiere a granulelor secretorii de fața internă a membranei celulare, denumite v-SNARE) și apoi de fuziune cu această membrană (denumite t-SNARE), care varsă conținutul lor în spațiul
Tratat de diabet Paulescu by Constantin Ionescu-Tîrgovişte () [Corola-publishinghouse/Science/92215_a_92710]