molekularni mehanizmi lučenja sekreta git i regulacije apetita

7/26/2019 Molekularni mehanizmi luenja sekreta GIT i regulacije apetita

1/55

Molekularna fiziologija organskih sistema 2016

98

Molekularni mehanizmi luenja sekreta digestivnog trakta

Prvi pomak u determinisanju sekretornog putanainio je George Palade 1960. godina,

na osnovu ega mu je i deljena Nobelova nagrada za medicinu ili fiziologiju 15 godinakasnije. Naime, Palade je ustanovio da sekretorni put nije jednostavan i kontinuirani

proces ve serija skokovitih premetanja sekretornog produkta (sintetisanog proteina)iz jednog elijskog odeljka u drugi, pri emu je svaki korak precizno regulisan kako bi

protein stigao na specifino odredite.

Najvei broj proteina sekretorne frakcije sintetie se na granuliranom endoplazminomretikulumu (grER). Kako bi nascentni polipeptidi bili usmereni ka grER- neophodno je

da njihova sinteza na nivou ribozoma otpone. Poetak translacije ovakvih proteinapodrazumeva formiranje niza od nekoliko aminokiselina na N-terminusu oznaenihkao signalna sekvenca. Signalnu sekvencu prepoznaje ribonukleoproteinska partikula

SRPkoja omoguava dokiranje ribozoma sa nascentnim polipeptidom za membranugrER zahvaljujui protein-protein interakcijama koje se ostvaruju na najmanje 3razliita nivoa. Rastui polipeptid prolazi kroz hidrofilni kanal membrane grER-aoznaen kao translokon, preko koga ulazi u lumen grER-a. Sledei stepen utranslokacionom sistemu podrazumeva formiranje sekretorne vezikule sa

novisentetisanim proteinima na nivou membrane grER-a u regionu koji ne sadri

ribozome, orijentisanom ka Goldijevom kompleksu (GK). Ovakva vezikula fuzioniesa proksimalnim regionom GK oznaenom kao cis-Goldi mrea. Vezikule suprekrivene koatomernim molekulima COP koji pre svega omoguavaju fisiju(odvajanje, formiranje) vezikule. Imajui u vidu da je kompleks Goldi sistem sainjeniz vie zasebnih vezikula (kesa), logino je da e se dalji transport proteina na nivouovakvog sistema takoe odvijati posredtvom vezikularnog transporta od jedne keseka drugoj, pa sve do trans-Goldi mree. Konano, vezikule koje se odvajaju od transmree ulaze u jedan od dva sekretorna puta: konstitutivni i li neregul isani i reguli sanisekretorni put. Regulisani sekretorni put karakterie neurone, endokrine i egzokrine

lezde i zahteva prisustvo specifinog signala kako bi bio pokrenut. Sa druge strane,neregulisani sekretorni put podrazumeva kontinuirano formiranje vezikula bez

neophodnosti za specifinim signalom, ovo je na primer sluaj sa pankreasnimenzimima. Oba tipa vezikula fuzioniu sa elijksom membranom i na taj nainoslobaaju svoj sadraj u vanelijksi prostor.

ini mi se da je profesorka ovde na predavanju napravila nekoliko greaka kada je upitanju sinteza proteina na nivou grERa. Ja sam tekst napisao po onome to smo uili

iz ostalih predmeta, za profesorkinu verziju pogledajte transkript od prethodnih

generacija.


2/55


99

Ilustracija 86 ematizovani prikaz translokacionog aparata

Formiranje vezikula sekretornih puteva

Kao to je ve reeno, jedan od kljunih koraka formiranja vezikule, ali kasnije injenog transporta u odrenoj meri, jeste prekrivanje nascentne (budue) vezikulekoatomernim protein ima. U odnosu na to koji koatomerni protein prekriva vezikulu,

veina njih se moe podeliti u tri osnovne grupe: klatri nske, COPI i COPI I prekrvenevezikule.

Klatrin je koatomer koji oblae vezikule koje nastaju na nivou elijkse membrane utoku procesa endocitoze i koje e zatim ui u lizozomalni sistem za degradaciju ili

proces transcitoze.

U ovom poglavlju emo se preteno baviti procesima posredovanim koatomerimaCOPI i COPII. COPII proteini prekrivaju vezikule koje se formiraju na grER-u i

uestvuju u transferu proteina iz grER-a u cis-Goldi mreu. Sa druge strane, COPIproteini imaju suprotnu funkciju, odnosno omoguavaj formiranje vezikula na nivoucis-Goldi mree koje e se vraati u smeru sa GK i fuzionisati sam membranom


3/55


100

grER-a, kao i transport proteina iz cis u tr ans-Goldi mreuretrogradni transport

kroz goldi mreu (ako vas neko sem profesorke bude pitao, ovo jo nije dokazano).

Profesorka je naglasila da u sledeem paragrafu nije optrebno pamtiti brojeve

specifinih Sec proteina. Takoe, profesorka je naglasila da termini ikosahedralna isuokathedralna struktura ne moraju da se pamte, mada nisam siguran koliko e ovo

biti sluaj na samom ispitu.

Monomeri klatrina sastoje se iz alfa-solenoida i beta-propelera koji predstavljaju

specifino organizovane motive sainjene iz alfa-heliksa i beta-ploa. Zahvaljujuiovim strukturama klatrin oligomerizuje formirajui triskelion, triskelioni zatim oblauvezikulu formirajui ikosahedralnu struktu ru.

COPII vezikule takoe se sastoje iz alfa-solenoida i Sec-propelera (Sec13 i Sec31).C-terminalni Sec-propeler (Sec31) regrutuje Sec dimer adaptin (Sec23/Sec24).Potpuno organizovane, COPII vezikule formiraju subokatahedralnu strukturu.

COPI proteini, kao i klatrin, formiraju trihelione u formi heterotrimera alfa, beta i eta-

COPI pri emu svaku od subjedinica karakteriu propeleri i solenoidi molekula.Heterotrimeri COPI angauju adaptine beta, gama, delta i zeta.

Ilustracija 87 Strukturne karakteristike razliitih vezikula

Nakon to rastue vezikule steknu odgovarajuu veliinu, neophodno je da doe do

njihove fisije, odnosno odvajanja od donorske organele. Kako bi se ovaj proces odviobez oteenja donorske membrane i same vezikule neophhodno je angaovanje


4/55


101

dodatnih proteina. U sluaju klatrinskih vezikula to je ve pomenuti dinamin.;ehanizam funkcionisanja ovog proteina detaljno smo objasnili u poglavlju Receptorispregnuti sa proteinom G, te ga ovde neemo ponavljati. Situacija je neto

komplikovanija kada su u pitanju COP vezikule.

Formiranje COPII vezikule podrazumeva nekoliko molekularnih igraa. Proteini kojise transportuju posredstvom vezikule oznaavaju se kao cargo pri emu ti proteinimogu biti membranski, u kom sluaju se nalaze u sklopu membrane vezikule, ilisolubilni. Solubilni cargo proteini takoe ne ostaju slobodni ve se vezuju zamembranske receptore vezikule. Du membrane budue vezikule polimerizuje COPII

protein sa vezanim Sec dimerom adaptina. Pored ovih proteina, u sklop proteinskog

omotaa vezikule nalazi se i mali G protein Sar1koji omoguava fisiju, odnosno

formiranje vezikue, na raun energije dobijene hidroliom GTPa. Kao i u sluajudinamina, fisija posredovana Sar1 proteinom podrazumeva konstrikciju vrata vezikuledo njenog potpunog odvajanja. Nakon to je formirana, vezikula prelazi kratkoodstojanje od grER-a do cis-Goldi mree gde sa njom fuzionie. Na nivou GK,cargo proteini disosuju sa svojih membranskih receptora i podleu daljimmodifikacijama ugljeno-saharidne dekoracije formirane na nivou grER-a.

Ilustracija 88 Proteinska organizacija rastue COPII vezikule

Kako bi uli u jedan od sekretornih puteva, proteini koji dospeju u cis-Goldi mreurazvrstavaju se posredstvom specifinih receptora i zadobijaju karakteristinemodifikacije. Dalji retrogradni transfer proteina, odnosno u smeru od cis ka trans-

Goldi mrei omogueno je formiranje COPI vezikula. Ovaj proces je vrlo slianopisanom formiranju COPII vezikule, sa izuzetkom malog G proteina. U sluaju COPI


5/55


102

vezikula, tu ulogu ima protein Arf1. Arf1 takoe hidrolizuje GTP ime se stieenergija neophodna za fisiju COPI vezikule koja se usmerava ka trans-Goldi mrei nanivou koje se odvija finalno pakovanje protena u vezikule sekretornih puteva.

Ilustracija 89 Proteinska organizacija rastue COPI vezikule

Pre nego to krenemo dalje, jo jedna napomena. KDEL sekvenca koja se pominje nailutraciji 89 koju je profesorka dala na prezentaciji je sekvenca karakteristina za

rezidentne ER proteina, a ne proteine koji e biti sekretovani. Receptori za roteine saKDEL sekvencom, kao i sami proteini koji se za njih vezuju dospevaju u cis-Goldi

mreu gde se afinitet receptora za KDEL sekvencu znatno poveava (zbog promenjenepH vrednosti GK u odnosu na ER). U ovakvim okolnostima proteini se vezuju za svoje

receptore i to predstavlja jedan od signala za pokretanje anterogradnogtransporta,

odnosno transporta vezikula nazad do grER-a od cis-Goldi mree. Ove vezikule su

obloene COPI koatomerom i koliko sam ja uspeo da pronaem to je definitivnoustanovljen put u kome uestvuje COPI protein, dok je mehanizam retrogradnogtransporta jo uvek nerazjanjen iako postoje indikacije da njima takoe posreduje

COPI. Napominjem ovo samo zato to se gradivo ovog predmeta (ponovo) ne poklapasa drugim pa sam hteo da otklonim eventualne zabune.

Jo jedan od kruijalnih koraka vezikularnog transporta je fuzija vezikule sa ciljnommembranom. Kako bi se proces fuzije odvio, neophodno je da vezikula izgubi svoje

koatomerne proteine kao i aktivnost v-SNARE proteina. v-SNARE proteini interaguju

sa njima odgovarajuim t-SNARE proteinima na ciljnoj membrani i omoguavajufuziju dve membrane. Detaljano smo opisivali ovaj mehanizam u poglavlju Sinaptika


6/55


103

transmisija, pa ga ovde neemo ponavljati. Ono to tom poglavlju nismo naglasilijeste da proces fuzije ne moe da se odvije spontano ve zahteva energiju zbogmeusbnog odbijanja fosfolipida i potrebe da se molekuli vode istisnu iz prostora

izmeu membrane vezikule i ciljne membrane.

Ilustracija 90 ema procesa fuzije vezukele i ciljne membrane posredovana interakcijom v-SNARE i t-SNARE proteina

Egzokini pankreas

Pankreas je lezda sa dvojakom funkcijom: endokrinom i egzokinom. Egzokrinauloga pankreasa podrazumeva sintezu pankreasnog soka sekreta koji se sastoji izbazne (bikarbonatne) i enzimske komponente, a sa ulogom u procesu varenja.

Enzimska komponenta pankreasnog soka sintetie se na nivou sekretornih acinusa kojeini 15-100 acinusnih elija, a izluuje se u izvodne kanalie. Izvodni kanalii seizlivaju u interkalatne duktuse koji na nivou jednog lobusa formiraju intralobusni

duktus. Intralobusni duktusi svih lobusa ulivaju se u Virzungov kanal koji omoguavaizlivanje pankreasnog soka na nivou duodenuma. Baznu komponentu pankreasnog

soka ine voda, bikarbonati, joni Na, K, Cl idr. sintetiu i ekskretuju u kanaie niskeepitelne elije kanalia.


7/55


104

Ilustracija 91 ematski prikaz acinusne organizacije egzokrinog pankreasa

Sinteza enzimske komponente pankreasnog soka

Nain sinteze sekretornih enzima i njihovog pakovanja odgovra optom principu kojismo opisali u uvodnom delu ovog poglavvlja. Naime, pankreasni enzimi sintetiu se na

nivou grER-a, transportuju do cis-Goldi mree odakle se retrogradnim transportomprevode do trans-Goldi mree.Na nivou trans-Goldi mree, pankreasni enzimi sepakuju u vezikule oznaene kao zimogene granul e koje zatim ulaze u regulisani ilineregulisani sekretorni put. Interesantno je da je gustina ovih granula vea od gustinestandardnih vezikula, a njihova zapremina oko 30% manja. Vezikule oba puta

transportuju se do apikalne povrine acinusnih elija posredstvom jedne aktinskemree, a druga ovakva mrea spreava njihovo fuzionisanje sa membranom u odsustvusignala. Meutim, mali deo enzima se ipak sekretuje konstitutivno, dok primanjesignala uslovljava reorganizaciju druge aktinske mree koja onda dozvoljava masovnu

fuziju zimogenih granula sa elijskom membranom i time regulisanu sekrecijuproteina. Po stimulaciji acinusnih elija, apikalni deo membrane moe se poveati i do30 ptua usled intenzivne fuzije i oslobaanja pankreasnih proteina. Sekretornevezikule pankreasa sadre oko 20ak proteina kao to su tripsinogen, himotripsinogen,

prokarboksipeptidaze A i B, amilaza, lipaze, RNKaze i drugi.


8/55


105

Ilustracija 92 Pt sinteze i sekrecije pankreasnih enzima

Stimulacija i molekularni mehanizmi sekrecije pankreasnih enzima

Luenje pankreasnog soka moe biti podstaknuto nervnom ili hormonalnomstimulacijom. Sekrecija pankreasnog soka pod uticajem nervne stimulacije, ili

sekrecija tokom cefaline fazepodstie se stimulacijom od strane n. Vagusi odgovaraza 20% ukupne koliine sekretovanog pankreasnog soka.Cefalina faza poinje kao

proces pripreme organizma na unos hrane i aktivira se stimulsima kakavi su miris ili

ukus hrane.

Za sekreciju najveeg dela pankreasnog soka odgovornan je hormon holecistokininkoji se lui tokom intestinalne faze stimulacije sekrecije pankreasnog soka. Ovajhormon sintetiuI elije duodenuma, a naziv je dobio po primarnoj ulozi u pranjenjuune kese. Sinteza holecistokinina podstaknuta je prvim produktima razgradnje

proteina: masnim kiselinama, odnosno peptidima i aminokiselinama koje nastaju pod

dejstvom pepsina na proteine hrane u elucu. Jo jedan faktor koji utie naoslobaanje holecistokinina su holecistokinin-oslobaajui faktori (CCK-RF) kojesintetiu mukozne elije duodenuma. Ovi peptidi se izmeu obroka razlau od strane

pankreasnih enzima koji se izluuju neregulisanim ili konstitutivnim putem umalim

koliinama, pa pre unosa hrane ne mogu da stimuliu oslobaanje holecistokinina.


9/55


106

Nakon obroka, pankreasni enzimi deluju na molekule hrane pa CCK-RF dodatno utiuna oslobaanje holecistokinina.

Konano, jo jedan hormon koji utie na sekreciju enzima acinusnih elija jestesekretin. Sekretin sintetiuS elije duodenuma stimulisane kiselim himusom poreklomiz eluca.

Ilustracija 93 Pregled mehanizama regulacije sekrecije pankreasnog soka


10/55


107

Ilustracija 94 Pregled cefalinog i intenstinalnog puta regulacije sekrecije pankreasnog soka

Sada emo posmatrati molekularne mehanizme koji omoguavaju sekrecijupankreasnih enzima na nivou acinusnih elija pod stimulacijom holecistokininom,acetilholinom, VIP i sekretinom. Kako smo sve puteve signalne transdukcije koje

pokreu ovi signalni moleuli ve detaljno objanjavali to ovde neemo raditi ponovo

ve emo sumirati razliite puteve koji posreduju sekretovanju pankreasnih enzima:

1. Holecistokinin vezivanjem za CCKa receptore i acetilholin vezivnjem za M3

receptore pokreu signalnu transdukciju posredovanu Gq proteinom finalnouslovljavajui poveanu koncentraciju Ca u eliji. Joni Ca mogu se vezati zakalmodulin (CaM) i time aktivirati Ca-kalmodulin zavisnu kinazu (CaMPK) i

naravno PKCna nivou membrane.

2. VI P (vazoakti vni-i ntestinalni poli peptid)vezivanjem za VIPR2 receptor i sekretin

vezivanjem za SCTR receptor pokreu signalnu transdukciju posredovanu Gs


11/55


108

proteinom finalno aktivirajui PKA. Delovanje VIPa istovremeno sa holecistokininomuslovljava znatno povean stepen sekrecije:

Ilustracija 95 Nivo sekrecije pankreasnih enzima pod uticajem samo CCK i kombinacije CCK i VIPa

Aktivirane kinaze fosforiliu regulatorne proteine koji omoguavaju egzocitozuzimogenih granula.

Ilustracija 96 Molekularni mehanizmi regulisane sekrecije enzima pankreasnog soka


12/55


109

Luenje izotoninog rastvora NaCl

Pre nego to ponemo ovu priu jedan savet vezan za uenje. U narednom delu bie

puno rei o jonskim kanalima i kretanju jona. Za lake pamenje svih mehanizamanajbolje je zapamtiti kljune kanale koji ostvaruju efekat koji opisujemo (recimoNKCC1 i Ano1 u ovom delu teksta specifino), dok o ostalim uesnicima trebarazmiljati kao o molekulima koji omoguavaju odravanje homeostaze odnosno

spreavaju da doe do nagomilavanja jona u citosolu ili odravaju jonski gradijenttako da ceo process ima ciklinu prirodu i moe se odvijati sve dok je prisutan signal

za to. Na ovaj nain na osnovu kljunih kanala lako moete da pretpostavite koji su jokanali neophodni ak i u sluaju da ne moete lako da ih nauie napamet.

Osim to uestvuju u sintezi i sekreciji pankreasnih enzima, acinusne elije uestvuju iu procesu lienja izotoninog rastvora NaCl koji takoe predstavlja komponentu

pankreasnog soka. Za veliki deo formiranja ovog rastvora odgovoran je NKCC1

kotransporter na bazolateralnoj membrani acinusnih elija koji omoguava transport 3jona Na, 6 jona Cl i tri jona K u citosol, a zahvaljujui energije dobijene transportomNa niz njegov koncentracioni gradijent. Na bazolateralnoj membrani takoe se nalaziNa/K ATPaza, koja upotrebom energije dobijene hidrolizom ATPa 3 jona Na

ispumpava u intersticijum, dok dva jona K ubacuje u citosol, suprotno njihovim

koncentracionim gradijentima. Dejstvom Na/K ATPaze, koncentracija Na u elijiodrava se niskom to omoguava kokntinualno funkcionisanje NKCC1kotransportera. Joni K odmah naputaju acinusnu eliju kreui se u skladu sa svojimkoncentracionim gradijentom u intersticijalni prostor posredstvom kanala za K

bazolateralne membrane. Sa druge strane, joni Cl koji se akumuliraju u eliji naputajuje posredstvom Ca-aktivirajuih kanala za Cl(CaCC ili Ano1 kanali )koji se nalaze

na apikalnoj membrani acinusnih lija. Pozicija ovog kanala uslovljava da se hlorsekretuje u lumen acinusa. Joni Ca koji su neophodni za aktiviranje CaCC kanala

potiu od Ca-signalnog puta aktiviranog acetil holi nom, holecistokinom ili GRP, a

aktivacija kanala najverovatnije podrazumeva njihovu fosforilaciju. Dodatno, mogueje da isti ovi signali stimuliu eskpresiju akvaporina (AQP). Voda i Na se u acinusnilumen izbacuju paracelularno pratei jone hlora, pri emu krketanje vode moe

biti i transcelularno posredovano akvaporinima.


13/55


110

Ilustracija 97 Mehanizmi sekrecije izotoninog rastvora NaCl u lumen acinusa

Sekrecija bazne komponente pankreasnog soka

Bazna komponenta pankreasnog soka primarno se odnosi na luenje bikarbonata, aliovog put od strane epitelnih elija kanalia, kao to smo ranije napomenuli. Osnovni

protein ovog procesa je Cl/HCO3 izmenjiva. Ovaj izmenjiva se nalazi na apikalnojmembrani epitelnih elija i deluje tako to bikarbonate izbacuje u lumen duktusa, dok

jone Cl ubacuje u eliju.

Postoje dva osnovna izvora bikarbonata u citosolu epitelnih elija karboanhidraza(KA) i NBC1kotransporter. KA je enzim koji katalizuje nastanak ugljenine kiselineiz molekula vode i ugljen-dioksida, koji slobodno mogu da difunduju u citosol.

Meutim, kako je ova kiselina vrlo nestabilna, ona e gotovo trenutno disosovati najon H i bikarbonatni jon HCO3. Kako ne bi dolo da acidoze citoplazme, elijaizbacuje nastale protone posredstvom Na/H izmenjivaa - NHE3 koji jedan jon Naubacuje u eliju za svaki proton koji izbaci u intersticijalni prostor i H-ATPaza, ili

protonske pumpe.

Sa druge strane, NBC1 je Na/HCO3 kotransporter bazolateralne membrane koji na

raun energije dobijene transportom jednog jona natrijuma u citosol niz njegovkoncentracioni gradijent, transportuje dva jona HCO3 iz intersticijuma takoe ucitosol. Kao i uvek, akumulacija jojna natrijuma u citosolu dejstvom NBC1 i NHE3

spreena je aktivnou Na/K ATPaze.

Konano, ostalo je samo jo da utvrdimo poreklo hlorida koji u lumenu kanalia kojekoristi Cl/HCO3 izmenjiva. Presudan molekul u ovom sluaju je sekretin.Veezivanjem za svoje SCTR receptore na bazolateralnoj membrani, sekretin aktivira

Gs protein i finalnno PKA. PKA fosforilie CFTR tr ansmembranski r egulatorcistine fibroze. CFTR je ABC transporter sa ulogom kanala za Cl koji se nalazi na


14/55


111

apikalnoj membrani i koji je aktiviran fosforilacijom od strane PKA tako da

omoguava izlazak hlora iz elije. Jone Cl koji su na ovaj nain izbaeni u lumenduktusa, koristi Cl/HCO3 izmenjiva. Sekretin takoe utie na aktivnost NBC1

proteina i mobilie vezikule sa protonskom pumpom.Kao i u sluaju sekrecije enzimske komponente pankreasnog soka, i baznakomponenta se moe nai pod neuralnom regulacijom pored ve pomenutehormonske. Naime, acetilholin vezivanjem za M3i receptore pokree put Gqproteinakoji finalno vodi aktivaciji PKC. PKC ne moe samostalno da aktivira CFTR, ali

doprinosi njegovoj aktivaciji zajedno sa PKA.

Jo jedan kanal za hlor koji uestvuje u procesima sekrecije bazne komponentepankreasnog soka je ORCC kanal (kanal za Cl izlaznom retifikacijom) aktviran od

strane ATP-a. Naime, smatra se da aktivacija CFTR kanala dovodi do izlazka ATPa iz

elije koji se onda vezuje za ORCC na autokrin nain i time uslovljava dodatan izlazjona Cl u duktus.

Ilustracija 98 Molekularni mehanizmi sekrecije bazne komponente pankreasnog soka


15/55


112

CFTR ABC transporter

CFTR je ABC transporter koji karakteriu dva transmembranska domena, dve ATPkasete i jedan regulatorni domen. Transmembranski domen MSD1 sastoji se iz 6

transmembranskih segmenata, i direktno se nastavlja sa citoplazmatine strane na prvuATP kasetu ili NBD1 domen za vezivanje nukleotida (setimo se da su ovi domenikarakteristika svih ABC transportera. Nakon NBD1 domena sledi dugaakcitoplazmatini regulatorni R domenkoji sadri mesta za fosforilaciju od strane PKA iPKC. R domen se nadovezuje na drugi transmembranski domen MSD2koji se takoesastoji iz 6 transmembranskih segmenata, a u citosolu se nastavlja na drugi domen za

vezivanje nukleotidaNBD2.

Ilustracija 99 Struktura CFTR ABC transportera

Sada emo ukratko opisati mehanizam otvaranja CFTR kanala. U neaktivnom stanju,R domen FTRa je nefosforilisan. Pod dejstvom sekretina aktivira se PKA koja

fosforilie regulatorni domen CFTRa. Nakon prve ovakve fosforilacije, NBD1 domenpostaje dostupan i za njega se vezuje molekul ATPa. Vezivanje jednog molekula

ATPa dovodi do trenutnog otvaranja, ali i brzog zatvaranja CFTR kanala, neposredno

po hidrolizi ovog molekula ATPa. Meutim, PKA zajedno sa PKC fosforilie i drugomesto na R domenu to ini i domen NBD2 dostupnim za vezivanje ATPa. Sa dva


16/55


113

vezana ATP molekula za NBD1 i NBD2 CFTR je stabilizovan u otvorenom stanju.

Hidrolizom ATPa CFTR kanal se zatvara, a u stanje mirovanja vraa se dejstvomfosfataze na regulatorni domen transportera.

Ilustracija 100 Mehaniza otvaranja CFTR kanala

Patologije povezane sa sekretom pankreasnog soka

Delecija jedne aminokiseline u blizini NBD1 (fenilalanina) dovodi do pojave bolestioznaene kao cistina fibroza. Ovakva delecija dovodi do nefunkcionalnosti CFTRkanala i nedostatka sekreta bazne komponente pankreasnog soka koji onda postaje

gui i dolazi do promena tkiva pankreasa koje postaje fibrozno. Meutim, isti oviprocesi se takoe deavaju na nivou plua odnosno nedostatka bazne komponentemukusnog sekreta plunog epitela. Transformacija plunog tkiva u fibrozno je finalniuzrok smrti ljudi koji boluju od cistine fibroze.Na molekularnom nivou, patologijacistine fibroze objanjava se injenicom da se defektan, mutirani CFTR kanal

prepoznaje na nivou ER-a i degraduje to dovodi do nedovoljnog stepena

eksprimiranja kala za Cl koji bi snabdevao NBC1 protein ovim jonima.


17/55


114

Jo jedan tip patologije vezane za pankreas je akutni pankreatitis. Do akutnogpankreatitisa moe dovesti prevelika konzumacija i trovanje alkoholim, toksini nekihkorpija takoe. Akutni pankreatitis karakterie se aktivacijom pankreasnih digestivnih

enzima, kao to je tripsin, na nivou samog pankreasa. Ovaj proces izazivadegradovanje kako egzokine, tako i endokrine komponente pankreasa. Smatra se daalkohol, njegovi metaboliti u vidu holesterol estra i etil estra slobodnih masnih

kiselina, kao i oksidativni stres ispoljavaju toksine efekte na acinusnu eliju kojiuslovljavaju pojavu autodigestivnih oteena. Iako je sam proces sinteze enzimaneporemeen, ili je sinteza ak intenzivirana, proces njihove sekrecije jekompromitovan usled destabilizacije zimogenih granula i lizozoma. Aktivacija samo

jednog molekula tripspinogena u ovakvim okolnostima dovodi do lanane aktivacijeautokatalitikim mehanizmom to rezultuje u nekrozi acinusne elije posredovanoj

tripsinom. Kao to znamo, smrt elije po mehanizmu nekroze podrazumeva aktivacijuimunskog odgovora i luenje citokina. Citokini aktivirija pankreasne stelatne elijekoje sintetiu i sekretuju proapoptotske molekuleTrail. Trail predstavljaju ligandesmrti koji su slini TNF-u, vezuju se za svoje receptore na acinusnim elijama (TrailR1 i R2) i izazivaju njihovu apoptozu. Takoe, alkohol i produkti metabolizmaalkohola dovode do opstrukcije pankreasnog kanala i aktvacije Hedgehoge i Notch

signalnih puteva to dovodi do metaplazije (transformacija jedne vrste elije u drugu) ineoplazije epitelnih elija pankreasa. Da sumiramo, akutni pankreatitis dovodi doapoptoze, nekroze, metaplazije i neoplazije tkiva pankresa.

Ilustracija 101 Moleklarne osnove patofiziologije akutnog pankreatitisa


18/55


115

Sekrecija pljuvanog soka

Kod oveka mogu se nai tri vrste pljuvanih lezda: zaune, poviline i podjezine.Ove lede produkuju pljuvani sok iji primarni enzim predstavlja alfa-amilazakojase seretuje zajedno sa mukusom iji su osnovni sastojci glikoproteini mucini.Histoloki, pljuvane lede se sastoje iz acinusa koje ine acinusne elije i centralnikanal acinusa koji e sa ostalim acinusnim kanalima formirati duktuse. U zavisnosti odhistolokih karakteristika, acinusi mogu biti mukozni , serozni il i mukoserozni .

Ilustracija 102 Anatomski prikaz salivatornih lezda

Regulacija sekrecije pljuvanog soka

Sekrecija pljuvng soka je regulisana nervnim putem i za razliku od sekrecije

pankreasnog soka, na nju ne deljuju hormonalni faktori.

Nervna regulacija sekrecije pljuvanog soka podrazumeva vezivanje acetilholina zamuskarinske M3 receptore i sledstvenu aktivaciju Gq proteina to finalno dovodi do

poveanja unutarelijske koncentracije Ca otvaranjem IP3 zavisnih kanala za Ca iaktivacije PKC. Isti ovaj signalni put koristi i noradrenalin koji se vezuje za alfa1

receptore acinusnih elija. Sekrecija takoe moe biti stimulisana posredstvom VI P-akoji se vezuje za VIPR receptore i time aktivira protein Gs to finalno rezultujeaktivacijom PKA. M isl im da isti ovaj efekat ima i vezivanj e noradrenali na za beta1

receptore poto je to prikazano na slici, ali profesorka nije naglasila na predavanju.Ovo treba pitati profesorku da razjasni . PKA fosforilie IP3 zavisan kanal za Ca


19/55


116

I nsP3R ime se ovaj kanal aktivira pa i u sluaju aktivacije ovog puta dolazi dopoveanja unutarelijske koncentracije Ca. Poveana koncentracija Ca uslovljavasekreciju alfa-amilaze i mucina.

Sekrecija izotoninog rastvora NaCl

Kao i u sluaju elija pankreasa, elije pljuvanih lezda takoe sekretuju izotoninirastvor NaCl po istom principu. Naime, NKCC1 kanal na bazolateralnoj strain elijaomoguava akumulaciju jojna K, Na i Cl u citosolu na raun energije dobijenetransferom jona Na u smeru njegovog koncentracionog gradijenta. Joni K naputajucitosol kreui se u intersticijalni proctor niz svoj koncentracioni gradijent kroz kanaleza K pozicionirane takoe na bazolateralnoj membrani. Konstantan gradijent Naomoguen je radom Na/K ATPaze koja ispumpava natrijum nazad u inersticijum

lezde, dok hlor naputa eliju posredstvom apikalnih Ano1 kanala ime postaje deopljuvanog soka. Ovakvu sekreciju jona hlora prate joni Na i voda zahvaljujuiapracelularnom transport. Voda se takoe moe transportovti transcelularno putemakvaporina (AQP3 i AQP5). Ovakav put smo detaljnije opisali u prethodnom

poglavlju. Pored ve poznatog mehanizma, neurotransmiteri koji deluju na acinusneelije pljuvanih lezda preko signalnog puta jona Ca mogu uticati na aktivnost kanalaza Cl i K.

Ilustracija 103 Molekularni mehanizmi sekrecije alfa-amilaze, mucina i izotoninog rastvora NaCl


20/55


21/55


118

Ilustracija 104 Molekularni mehanizmi reapsorpcije jona Na, K i Cl iz pljuvanog sekreta od strane elija duktusa

Sekrecija eludanog sokaeludni sok se sintetie na nivou antralnih lezda elucaili tanije lezdanih jamica.

Na nivou ovih jamica nalazi se vie razliitih tipova elija:

1. Epitelne elije: vre sekreciju bikarbonata2. Mukozne elije vrata: sintetiu sluz (mucine i fosfolipide)3. Regenerativne elije:pul elija na raun kojih se obnavljaju ostale elije

lezdanih jamica4. Parijetalne (oksitine) elije: vre sekreciju eludane kiseline (HCl) i

unutranjeg aktora5. Peptine (glavne) elije:sintetiu enzim pepsinogen


22/55


119

6. Endokrine elije:(ECL, mast lije, histaminocite) svega 5-6 ovakvih elija nanivou jamice sintetiu histamin..

7. Endokrine G i D elije:sintetiu gastrin i somatotatin,respektivno.

8.

Ilustracija 105 Pregled osnovnih tipova sekretornih elija eluca

Regulacija sekrecije i sinteza eludane kiseline

Regulacija sekrecije HCl od strane oksintinih elija odvija se na tri nivoa: nervnom,parakrinom i endokrinom. Nervna i endokrina regulacija podrazumevaju direktno

vezivanje aetilholinaza M3 receptorei gastrina za CCKbreceptore oksitinih elija.Pored ddirektnog puta regulacije takoe postoji i indir tektni put koji se zasniva na

parakrinoj regulaciji. Naime, acetilholin i gasrin se takoe vezuju za ve navedenereceptoreECL elija(mast elija) na nivou kojih uslovljavaju oslobaanje histamina.Histamin zatim parakrino deluje na oksintine elije vezujui se za H2 receptor zahistamin.


23/55


120

Ilustracija 106 Direktni i indirektni put regulacije sekrecije HCl

Vezivanje acetilholina za M3 receptore, kao i vezivanje gastrina za holecistokininske

receptore tipa b (CCKb) uslovljav aktivaciju Gqproteina to rezultira poveanjemunutrelijske koncentracije Ca (aktivacijom IP3 zavisnih kanala za Ca membraneendolazinog retikuluma, ali i membranskih kanala za Ca), aktivacijom PKC i Ca-

kalmodul in zavisne kinaze. Sa druge strane, vezivanje histamina za H2 receptore

aktivira protein Gs to finalno rezultuje aktivacijom PKA. Aktivirane kinaze PKA,PKC i CaM PK fosforiliu i aktiviraju K/H pumpuapikalne membrane koja u zamenuza reapsorpciju jone K sekretuje jone H u lumen eluca.

Inhibiciju sekrecije eludane kiseline ostvaruju somatostatin vezivanjem zaodgovarajue receptore i prostaglandin E2 (PGE2) vezivanjem za EP3 r eceptore.Oba ova signala podrazumevaju aktivaciju proteina Giija aktivnost, kao to znamo,

podrazumeva aktivaciju fosodiesteraze, smanjenje koncntracije cAMPa i deaktivaciju

PKA.Na osnovu ovoga, somatostatin i prostaglandin E2 antagonizuju histamin. Pored

direktnog dejstva na oksintine elije, somatostatin i prostaglandin E2 takoeindirektno inhibiraju sekretovanje HCl spreavanjem luenja histamina i gastrina odstrane ECL i endokrinih G elija.


24/55


121

Ilustracija 107 Molkularni mehanizmi regulacije sekrecije HCl

Izvor protona koji se koristi od strane K/H pumpe je enzim karboanhidraza kojakatalizuje nastanak bikarbonatnih jona i protona. Nastali bikarbonati se koriste od

strane Cl/HCO3 izmenjivaa bazolateralne membrane koja jone HCO3 izbacuje u

intersticijum u zamenu za jone Cl koji se pumpaju u citosol. Hlor koji se akumulira

naputa osintinu eliju kroz kanal za Clna apikalnoj membrani pa se na taj nain ulumenu formira hlorovodonina kiselina sekrecijom jona Cl i H.

Da se podsetimo K/H pumpa ili K/H ATPaza je P tip ATPaze ili E1-E2 ATPaza koju

ine subjedinice alfa i beta. Detaljnije o strukturi ovih ATPaza priali smo u poglavlju

o primarnom aktivnom transportu.

Lek omeprol deluje tako to inhibira K/H pumpu kovalentnim vezianjem za nju. Ovajlek se koristi kao tretman za ir na elucu zato to lokira prekomernu sekreciju HCl-a.


25/55


122

Ilustracija 108 Molekularni mehanizmi sinteze eludane kiseline

Regulacija sekrecije eludanog soka

Neuronalna regulacija sekrecije eludanog soka podrazumeva slanje signala odproduene modine. Iz dorzalnog jedra produene modine polaze preganglijskavlakna vagusa. Ova vlakna predstavljaju parasimpatiku komponentu koja ostvarujesinapse sa postganglijskim neuronima u blizini eluca. Postdanglijska vlakna inerviuzid eluca in a ve opisan nain posredstvom acetilholina deluju na oksintilne elija,

ECL elije i D elije. Vezivanje acetilholina za receptore D elija uslovljava inhibiciju

luenja somatostatina, a kao to smo rekli, somatostatin je inhibitor luenja eludanogsoka.

Neka postganglijska vlakna enterikog nervnog sistema su peptidergina vlakna kojastvarju peptid GRP (gastrin oslobaajui peptid). GRP se vezuje za svoje receptore na

G elijama i posredstvom Gq signalnog puta indukuje sekreciju gastrina ije smodejstvo ve opisali. Dodatno, oslobaanje gastrina je takoe indukovanoaminokiselinama i peptidima nastalih u elucu delovanjem pepsina na molecule hrane.

Naravno, neophodno je da postoji i mehanizam koji e odrati homeostazu

zaustavljanjem sekrecije eludane kiseline i u ovom sluaju to je mehanizam


26/55


123

negativne povratne sprege. Naime, HCl aktivira D elije time to ih oslobaainhibicije acetilholina tako da one poinju da sekretuju somatostatin. Somatostatin nave objanjen nain inhibira sekreciju HCl ali i gastrina dejstvom na G elije.

Konano, sekretin takoe inhibira sekreciju eludane kiseline stimulacijomoslobaanja somatostatina od strane D elija, inhibicijom oslobaanja gastrina odstrane G elija i direktnom inhibicijom K/H pumpe.

Ilustracija 109 Molekularni mehanizmi regulacije sekrecije eludanog soka

Sekrecija ui

u predstavlja product elija jetre hepatocita i ima ulogu u varenju masti

zahvaljujui unim solima koje omoguavaju emulziju masti. Komponente ui kaoto su holesterol i une kiseline, sintetiu se na nivou hepatocita a zaim sekretuju uune kanalie na nivou kojih se formira bikarbonatna faza unog soka koja nastaje

pod dejstvom sekretina na holangiociteepitelne elije unih duktusa.


27/55


124

Ilustracija 110 Opti plan organizacije tkiva jetre

Molekularni mehaniza, formiranja bikarbonatne komponente ui identian jeformiranju bikarbonatne komponente pankreasnog soka. Iz tog rzloga mehanizam

neemo ponovo objanjavati ovde. Jedina razlika je to pored sekretina, a preko istogputa signalne transdukcije deluju i glukagon i VIP, dok somatostatin ostvaruje

inhibitorni efekat.

Ilustracija 111 Molekularni mehanizmi sekrecije bikarbonatne komponente ui


28/55


125

Koncentrovanje ui u unoj kesi

Nakon sinteze svih komponenti ui, ona dospeva do une kese na nivou koje sekoncetruje. Koncentrovanje ui odvija se procesom reapsorpcije vode i jona Na i Cl.

Reapsorpcija Na se odvija peko Na/H izmenjivaa na apikalnoj membrani stubastihelijaunekese, dok se reapsorovani Na transportuje u intersticijum aktivnou Na/KATPaze bazolateralne membrane. Reapsorpcija jona Cl iz ui odvija se posredstvomCl/HCO3 izmenjivaa, dok se reapsorbovani hlor oslobaa u intersticijum

posredstvom jonskih kanala azolateralne membrane. Bikarbonati koji su dospeli u udejstvom Cl/HCO3 izmenjivaa vraaju se u intersticijum zajedno sa odom

paracelularnim transportom, dok se voda dodatno reapsorbuje i transcelularno pomouakvaporinskih kanala. Kao posledica ovih procesa reapsorpcije dolazi do

koncentrovanja ui od 10 do 20 puta.

Ilustracija 112 Molekularni mehanizmi koncentrovanja ui od strane stubastih elija

Dejstvo Na/H izmenjivaa pored reapsorpcije Na podrazumeva i oslobaanjeprotonau u, odnosni protonovanje ui. Protonovanje omoguava poveanu rastvorljicost soliCa to spreava njegovu precipitaciju i formiranje pigmentnog kamenakoji se sastoji

od CaCO3, Ca-barbituata i slobodnih masnih kiselin. Druga vrsta kamena u uicholelithiaza formira se precipitacijom holestelora na povrini zapaljene mukoze ui.

Naime, usled inflamacije dolazi do prekomernog koncentrovanja ui kao i apsorpsijeunih soli koje u fiziolokim uslovima odravaju holeserol u formi micela. Usledovakvih promena holesterol percipitira i formira se kamen u ui.

Enterohepatika cirkulacija unih soli

une soli su supstance koje omoguavaju emulziju i usitnjavanje masnih kapidelujui kao deterdenti (smanjuju povrinski napon lipidnih kapi) kako bipankreasna

lipaza delovala na nivou vee povrine i efikasnije dovela do degrdacije ilpida.


29/55


126

Sinteza unih soli podrazumeva nastajanje primarne une kiseline na nivouhepatocita od holesterola. Ove kiseline konjuguju sa aminokiselinama glicinom i

taurinom i formiraju konjugovan une soli koje iz jetre dospevaju do ileuma. Na

nivou ileuma nalaze se bakterije koje vre dekonjugaciju unih soli tako da se oneponovo transformiu u formu une kiseline. une kiseline se pasivno apsorbuju nanivou epitela ileuma i preko krvotok vraaju u hepatocite. Deo unih soli koji nisudekonjugovani, apsorbuje se na nivou tankog creva posredstvom sekundarnog

aktivnog transporta preko apikalnog kotransportera Na i unih soli (ASBT). Iz

enterocita, konjugovane une soli se zajedno sa unim kiselinama sekretuju ukrvotok i transportuju nazad do hepatocita. Na ovaj nain une soli i kiseline mogu sereciklirati 4-5 puta.

Ilustracija 113 Enterohepatika cirkulacija unih soli

Preuzimanje i sekrecija unih soli

Oko 50% unih soli koji se transportuju u vidu unih kiselina pasivno, procesomdiuzije ili posredstvom OATP-A (transportni protein organskih anjona) u elijehepatocita. U hepaocitima, une kiseline mogu konjugovati sa sulfatima iliglukuronatima ili glicinom i taurinom. Sa druge strane, konjugovane une soli seubacuju u hepatocite posredstvom kanala Na-tauriholatnog transportera (NTCP).


30/55


127

Konjugovane une soli se u hepatociima vezuju za vezujui protein (BP)formirajuivezane sol i. Pre transporta konjugovanih soli u duktuse dolazi do disocijacije BP.

Transport konjugovanih unih soli iz hepatocita u lumen duktusa odvija se

zahvaljujui dva transportera: BSEP (bile salt export pump) i MRP2 (mul tidrugresistance-associated protein) ABC transporter. BSEP transporter omoguavasekreciju samo soli taurine i glicina. Defekti u funkcionisanju MRP2 i BSEP

uslovljavaju pojavu progresivne familijarne interhepatike cholestaze tipa 3 i tipa 2,respektivno.

Ilustracija 114 Molekulski mehanizmi unosa unih soli u hepatocite i sekrecije u ductus

Naravno, na nivou hepatocita nalazi se veliki broj kanala i transportera, ali jedni od

znaajnijih koje emo pmenuti su OATP transporteri. Pored ve pomenutogtransporta nekonjugovanih unih soli, OATP takoe transportuje glutation i uneboje. Glutation je izuzetno znaajan antioksidant, a najznaajniji izvor glutationa suheptociti pri emu OATP transporteri omoguavaju sekreciju glutationa iz hepatocita.


31/55


128

Ilustracija 115 Pregled osnovnih kanala i transportera hepatocita

Profesorka je na predavanju u jednoj reenici pomenula biohemijski process sintezebilirubina i postoji jedan slajd vezan za to. S obzirom na to da je to gradivo fiziologije

ivotinja i da profsorka ovo nije ponavljala detaljno, mogu samo da pretpostavim da

nee biti znaajno za ovaj kurs, meutim, za svaki sluaj dodajem taj slajd na kome jeprocess objanjen


32/55


129

Ilustracija 116 Ekskrecija unih boja


33/55


130

Neurofizioloki regulatori energetske homeostaze regulacija apetita

Pojam homeostaze se odnosi na dinamiku ravnoteu u kome se organizam nalazi i

koju tei da odri razliitim regulatornim homeostatskim mehanizmima. Energetskahomeostaza odnosi se na tenju organizma da odrava ravnoteu izmeu trenutnodostupnih energetskih izvora, kao to je glukoza i energetskih magacina koji e semobilisati u situacijama nedostatka hrane, kao to je na primer glikogen. Dakle,energetska homeostaza podrazumeva aktivaciju hemijskih i neuronalnih signala u

svrhu promena energetskog protoka i regulacija kalorijskog unosa posrdstvom

senzacija gladi i sitosti. Pri emu se ovde pod pojmom energetski protokpodrazumeva usmeravanje metabolzma ka formiranju rezervi energije ili suprotno

njihovoj mobilizaciji

Kako je pravilan energetski protok u organizmu u odnosu dostupnost energije

krucijalan za preivljavanje svakog organizma, unos energije je process koji karkterieevolutivno pamenje. Evolutivno pamenje se odnosi na tendenciju organizma daunosi hranu kad god je ona dostupna, u svrhu pripreme za eventualni nedostatak hrane.

Ovakav tip ponaanja znaajan je za preivljavanje mnogih organizama. Meutim, usluaju ljudi unos hrane dobija i hedonistiki znaaj, gde on gubi vezu sa odravanjemenergetske homeostaze a zavisi od faktora kao to su raspoloenje ili trnutno stanje

uma (bilo da smo sreni, tuni, depresivni i drugo).Posmatrano na nivou elije, energetska homeostaza je regulisana na nivou tri kljuna

procesa: glikoli za, Krebsov ciklus i oksidativna fosfor il acij a. O svim ovim procesima

puno smo uili na ostalim kursevima in a ovom mestu samo emo se podsetiti da uprocesu glikolize dolazi do nastanka dva molekula piruvata od jednog molekula

glukoze. Nastali pruvat transformie se u acetil-CoA koji dalje ulazi u Krebsov ciklus,dok se jedinjenja redukovana tokom ovog ciklusa reoksiduju u procesu oksidativne

fosforilacije. Finalni energetski balans ova tri procesa podrazumeva da se izjednog

molekula glukoze dobi ja 36 molekula ATPa.


34/55


131

Ilustracija 117 Pregled osnovnih puteva dobijanja energij u eliji

Uzimajui u obzir navedeni znaaj glukoze za svaku eliju, a samim tim i itavorganizam, logino je da e presudni faktori za odravanje energetske homeostazeorganizma buti oni koji reguliu koncentraciju i dostupnost glukoze. Jedini regulator sahipoglikeminim dejstvomodnosnom tendencijom da smanji koncentraciju glukoze u

krvi je insulin. Sa druge strane, glukagon, adrenali n i korti zol imaju hierglikemijski

efekat, odnosno svojim dejstvom poveavaju koncentraciju glukoze u krvi. Iako svakiod ovih hormona zasebno ostvaruje specifian efekat, oni meusobno takoe mogu dainteraguju. Glukagon, adrenalin i kortizol ostvaruju sinergistiko dejstvo.

Podseanje iz endokrinologije. Hormoni mogu meusobno interagovati po principu 3osnovna mehanizma: permisivnost, antagonizam i sinergizam. Permisivnost

podrazumeva da dejstvo jednog hormona omoguava drugom hormone da ostvarujesvoje dejstvo. Na primer, iako tiroidni hormone nemaju direktan uticaj na rast, bez

njih hormone rasta ne moe da ostvari svoje efekte. Antagonizam je tip interakcije ukojoj dejstvo jednog hormona negira dejstvo drugog. A taj nain na primer interaguju

insulin i glukagonostvaruju suprotne efekt. Konano, sinergizam je tip iterakcijekoji podrazumeva da je zajedniki efekat dva ili vie hormona vie od prostog zbira

njihovih pojedinanih efekata (u sluaju da je efekat prost zbir pojedinanih govorimoo aditivnom dejstvu hormona).

Insulin

Insulin je peptidni hormon koji se sintetie na nivou endokrinog pankreasa

Langerhansovih ostrvca. Langerhansova ostrvca predstavljaju male elijske grupacije


35/55


132

u tkivu pankreasa sainjene iz nekoliko tipova elija. Beta elijeine cetralni regionostrvca i odgovorne su za sintezu i sekreciju insulina, amilina i C peptida.

Osnovni regulator sekrecije insulina predstavlja koncentracija glukoze u krvi. Naime,

kako znamo da insulin tei da smanji koncentraciu glukoze, jasno je da e do njegovesekrecije doi kada je ta koncentracija u organizmu via od normalne, a sekrecija e

biti smanjena ili potpuno inhibiraa pri normalnim ili niim koncentracijama glukoze u

krvi. Pre nego to objasnimo na koj nain glukoza regulie oslobaanje insulina,neophodno je da razuemmo proces konverzije molekuala koje unosimo posredstvom

hrane u glukozu kao i put njenog dopremanja do pankreasa:

1. Glukoza se unosi hranom i prolazi kroz sve delove digestivnog traka do tankog

creva (usta, jednjak, eludac)

2.

Na nivou tankog creva dolazi do apsorpcije glukoze na nivou apikalne

membrane enterocita

3. Glukoza ulazi u krvotok na nivou bazolateralne membrane eritrocita

4. Put glukoze kroz krvotok podrazumeva njen ulazak u kapilare, zatim venue,

hepatinu portnu venu, kapilare jetre, hepatinu venu, donju uplju venu, desnupretkomoru i desnu komoru srca, plunu arterij, cirkulaciju plua, plunu venu,levu pretkomoru i komoru srca, aortu, pankreasnu arteriju i konano pankreasnekapilare koji snadevaju krvlju Langerhansova ostrvca.

Interesanto je da veliki broj molekula prolazi kroz plunu cirkulaciju tokom svogtransporta. Za ovo postoji fizioloki razlog: kapilarna mrea plua je najrazgranatijamrea u telu to ostavlja puno prostora za delovanje enzima koji su neophodni zakonverziju ovakvih molekula.

Ilustracija 118 Pregled citoloke organizacije Langerhansovih ostrvca


36/55


133

Regulacija sekrecije insulina

Nakon to glukoza krvotokom dospe do beta-elija pankreasa, ona ulazi u njihprocesom olakane difuzije preko membranskih GLUT transportera. Pri povieim

koncentracijama glukoze u krvi, koncentracija glukoze u citosolu beta elija e takoebiti poviena to uslovljava nastanak veih koliina molekula ATP-a putam trimetabolika procesa koja smo ve pominjali. Pri povienim koncentracijama ATP-a,ovaj molekul se vezuje za membranksi Katp kanal za kalijum - Ki r6 kanal(detaljnije

o ovom kanalu priali smo u delu o strukturi i funkciji kanala za K gde smo njegovuaktivnost objasnili ba na nivou beta-elija pankreasa). Vezivanje ATP-a za Kir kanaluslovljava njegovo zatvaranje zo spreava jone kalijuma da se kreu pasivno niz svojkoncentracioni gradijent, odnosno van elije. Usled ovoga dolazi do nagomilavanja

pozitivnog naelektrisanja sa unutranje strane membrane beta-elija i njihove

sledstvene depolarizacije membrane. membranska depolarizacija uslovljava otvaranjevoltano-zavisnih kanala za Ca preko kojih joni Ca ulaze u citosol i pokreumehanizam egzocitoze granula sa insulinom. Putem ove kaskade poveanekoncentracije glukoze omoguavaju sekreciju insulina.

Ilustracija 119 Mehanizam sekrecije insulina pod uticajem glukoze

Meutim, iako je glukoza primarni regulator sekrecije insulina, nije jedini. Nakonsvakog obroka koncentracija glukoze e se poveati, kako bi se organizam na to

pripremio, luenje insulina moe biti podstaknuto drugim molekulima koji suindikacija unuenja hrane. Takvi molekuli su na primer aminokiseline (leucin iarginin), ketokiseli ne i ketoheksoze.Nain na koji ovi molekuli deluju slian jedejstvu glukoze. Naime, svi ovi molekuli podleu procesu terminalne oksidacije

kojom se dobja piruvat ili neki drugi prekursor koji e ui u ciklus limunske kiseline.Na osnovu ovoga, jasno je da e i ovi molekuli u povienim koncentraijama, nakon


37/55


134

unosa hrane, poveati koliinu ATP-a u citosolu i dalje ostvariti isti efekat na Kir6kanal kao glukoza u prethodnom primeru regulacije.

Ilustracija 120 Regulacija sekrecije insulina aminokiselinama

Pored aminokiselina, jo jedan metaboliki stimulus koji regulie sekreciju insulina suugljeni-hidrati. Naime, i ova vrsta regulacije odvija se primarno u svrhe pripreme

organizma za neminovan porast koncentracije glukoze nakon unoenja hrane. Jo uveknesvareni ugljeni-hidrati mogu se detektovati u lumenu creva od strane endokrinih

elija tankog creva koje usled ovoga izluuju supstance oznaene kao inkretini.Inkretini stiu do pakreasa pre same glukoze koja e tek nastati konverzijomdetektovanih ugljenih-hidrata i izazivaju oslobaanje insulina. U inkretine spadajuholecistokinin (CCK), glukagonu slian peptid (GLP) i glukozo zavisniinsulinotrofiki peptid (GIP).

Konano, pored metabolike regulacije sekrecije insulina glukozom, aminokiselinama,peptidima i ugljenim-hidratima, regulacija sekrecije insulina moe biti i nervna.Naime, u stanju mirovanja aktivnost parasimpatikog sistema je predominanatna i ona,kao to znamo podstie procese varenja. Parasimpatiki nervni sistem podstiesekreciju insulina dejstvom acetilholinana beta-elije.


38/55


135

Ilustracija 121 Putevi regulacije sekrecije insulina razliitim stimulusima

Do sada smo videli da regulacija sekrecije insulina nije jednostavan proces i da se

zasniva na velikom broju razliitih faktora, pri emu smo mi naveli neke od osnovnih.Sada emo opisati neke od molekularnih mehanizama putem kojih ovi signaliostvarujus voj efekat. Kao i u prethodnom poglavlju, kako smo sve puteve transdukcije

vrlo detaljno obraivali u poglavlju Signalna transdukcija, ovde se neemo bavitinjihovim detaljima. Acetilholin i inkretini (CCK) vezivanjem za svoje receptore

aktiviraju protein Gqto finalno dovodi do poveanja unutarelijske koncentracije Ca iaktiviranja PKC. Oba ova faktora uslovljavaju sekreciju insulina. Interesantno je da

glukagontakoe podstie oslobaanje insulina vezivanjem za svoje receptore. Na ovajnain aktivira se Gsprotein ija aktivacija finalno dovodi do aktivacije PKA koja

podstie sekreciju insulina.

Suprotno od dejsva parasimpatikog sistema, simpatika komponenta autonomnognervnog sistema inhibira oslobaanje insulinavezivanjem adrenalina i li noradrenalina

za odgovarajue receptore na beta-elijama. Adrenalin i noradrenalin, kao isomatostatin i galanin deluju tako to ativiraju Gi protein ime uslovljavajuinaktivaciju PKAi spreavaju sekreciju insulina.


39/55


136

Ilustracija 122 Molekularni mehanizmi regulacije sekrecije insulina

Delovanje insulina na efektorske elijeregulacija unosa glukoze

Nakon to napusti beta-elije, insulin ulazi u sistem kapilara, zatim venule, donj upljuvenu, desnu pretkomoru i komoru scra, plunu cirkulaciju, levu komoru i pretkomorusrca, aortu, zatim manje arterije, arteriole i kapilare od kojih konano difundovanjemkroz tkivo dolazi do efektorskih elija koje sadre receptore za insulin. Efektorske

elije insulina su adipociti, miine elije i hepatociti.

Dejstvo insulina podrazumeva vezivanje insulina za membranske insulinske receptore

sa intrinzinom tir ozin ki naznom aktivnou. Insulinski receptor je heterotetramer kojise sastoji iz dve transmembranske beta subjedinice i dve vanelijske alfa subjedinie.Alfa subjedinice povezane su sa beta subjedinicama posredstvom disulfidnih mostova i

za njih se vezuje jedan molekul insulina (i pored postojanja dva vezivna mesta za

insulin, za insulinski receptor uvek je vezan samo jedan molekul). Veziivanje insulina

za receptor uslovljava aktivaciju tiroziin kinazne aktivnosti koji podlee procesu

autofosforilacije i dodatno fosforilie proteine IRS. Fosforilisani IRS proteinipredstavljaju mesta za dokiranje velikog broja drugih proteina time mobilizaciju

sekundarnih glasnika. Razliiti sekundarni glasnici menjaju aktivnost postojeih iliutiu na sintezu novih proteina u ciljnoj eliji.

Osnovni efekat insulina na nivou miinih i adipoznih elija je poveanje brojaGLUT4 transportera na njihovoj membrani utiui na membranski transport. Naime,GLUT4 molekuli su u eliji u fiziolokim uslovima prisutni u odreenoj meri namembrani, ali i u citosolu u sklopu membranskih vezikula. Vezivanje insulina za

insulinski receptor na membrani ovih elija uslovaljava fosforilaciju IRS-a.Fosforilisani IRS proteini predstavljaju dokirajue proteine koji e regrutovati i


40/55


137

omoguiti aktivaciju drugih enzima, kao to je fosfatidilinozitol-3 kinaza (PI3K).Nakon to je aktivirana, PI3K fosforilie fosfatidilinozitol-difosfat(PIP2) prevodei gau fosfatidil inozitol-tr if osfat (PIP3). Kada se nae u membrani, za PIP3 se vezuju

enzimi protein k inaza B (PKB i li Akt) i PDK1. Na ovaj nain PDK jedan se aktivira ifosforilie Akt i PKC aktivirajui ih. Aktivirane, ove dve kinaze omoguavajumobilizaciju membranskih vezikula sa GLUT4 transporterima. Ove vezikule fuzioniusa elijskom membranom ime se broj GLUT4 transportera u njoj poveava. Povean

broj ovih transportera na membrani miinih elija i adipocita uslovljavapoveanunos glukoze u citosol ovih elijaime se koncentracij a glukoze u krvi smanju je.

Ilustracija 123 Osnovni princip delovanja insulina

Ovako opisan put delovanja insulina je relativvno pojednostavljen. Alternativno,

postoji drugi put delovanja insulina. Ovaj put podrazumeva lokalizaciju signalne

transdukcije na nivou lipidnih ostrvca. U ovom regionu membrane dolazi do

akumulacije niza molekula oko insulinskog receptora od kojih svi imaju ciljvezivanja proteina C3G. C3G protein je GTP oslobaajui protein koji omoguavaaktivaciju GTPaze TC10. Meutim, aktivacija TC10 proteina zahteva itavu kaskadu

protein-protein interakcija koje poinju vezivanjem insuina za receptor. U sklopu ovogputa, aktivirani insulinski receptor regrutuje APS koji se vezuje za protein Cbl. Cbl

protein vezuje se za CAP. Niz ovakvih interakcije omoguava finalnu aktivaciju TC10proteina. Aktiviran, TC10 omoguava mobilizaciju vezikula sa GLUT4 transporterimai njihovu fuziju sa elijskom membranom. Interesantno je da funkcionalna forma

TC10 mora biti posttranslaciono modifikovana procesima farnezilacije i palmitoilacije.


41/55


138

Narvno, kao i svi procesi u fiziologiji, odgovor elije na insulin mora biti regulisan uzpostojanje mehanizama koji omoguavaju njegovu deaktivaciju. Veliki broj ovihmehanizama zasniva se na procesu defosforilacije: li pidna fosff ataza defosforilie

PIP3, sok fosfataza PTP1Buklanja fosfatne grupe sa IRS, PI3K, Cbl proteina i samoginsulinskog receptora. Svi ovi mehanizmi prekidaju signalni put insulina, meutim,postoje i mehanizmi koji spreavaju bilo kakav odgovor insulinskog receptora a koji sezasnivaju na fosforilaciji serina i treonina receptora.

Ilustracija 124 Standardni i alternativni mehanizam regulacije transporta GLUT4 regulisanog insulinom

Konano, oigledno pitanje koje moemo postaviti je: zato insulin ne utie napoveanje broja GLUT transportera na membrani hepatocita? GLUT transporteri kojikarakteriu ove elije su GLUT2 iji broj na membrani nije regulisan koliinominsulina, odnosno broj ovih proteina se nee smanjiti i pri snienim koncentracijamainsulina, dok isto to ne vai za GLUT4 transportere membrane miinih elija. Znaaj

ovoga lei u injenici da hepatociti, kao to emo videti u sledeem delu teksta,predstavljaju primarni izvor glukoze u organizmu. U uslovima niske koncentracije

glukoze u krvi i samim tim insulina, kako bi glukoza napustila hepatocite i ula ukrvotok neophodno je prisustvo GLUT transportera i uprkos niskim koncentracijama

insulina.

Delovanje insulina na efektorske elije metaboliki efektina hepatocite

Pored regulacije unosa glukoze u miine i adipozne elije, insulin ostvaruje i nizmetabolikih efekata. Naime, uzimajui u vidu ulogu insulina logino je zakljuiti da

se njegova sekrecija poveava nakon unosa hrane, a efekti koje ovaj hormon ostvarujena nivou ciljnih elija su anaboliki.


42/55


139

Metabolika regulacija posredovana insulinom ostvaruje se regulacijom ekspresije iaktivnosti enzima koji uestvuju u biohemijskim procesima oji se reguliu. Uticajinsulina na metabolizam elije prvo emo posmatrati na nivou elija jetre- hepatocita.

Na nivou ovih elija insulin indukuje 4 osnovna biohemijska procesa:1. Sinteza gli kogen: insulin aktivira enzim koji prevodi glukozu u glukozo-6-

fosfatglukokinaza., kao i enzim glikogen sin tazakoji omoguava dodavanjeglukozo-fosfatnih jedinica na lance glikogena. Pored aktivacije ova dva enzima,

insulin inhibira proces razgradnje glikogena inaktivacijom enzima glikogen

fosfori laze i glukozo-6-fosfataze.Kada su u pitanju biohemijske karakteristike

hepatocita, vano je zapamtiti da su ovo jedine elije u kojima je procesprevoenja glukoze u glukozo-6-fosfat reverzibilan. Naime, glukoza ne moe

da napusti eliju u formi glukozo-6-fosfaata, te se u te svrhe defosforilie uglukozu. Ovaj proces se ne odvija u drugim elijama, kao to su skeletnemiine elije te je oigledno da su hepatociti osnovni izvor glukoze.

2. Glikoliza: insulin podstie odvijanje procesa glikolize poveavajui aktivnostennzima fosfofruktokinaze (prevodi fruktozo-6-fosfat u fruktozo-1,6-bifosfat),

piruvat kinaze (prevodi fosfoenolpiruvat u piruvat) i pir uvat dehidrogenaze

(omoguava prevoenje piruvata u aceil-CoA). Suprotno, insulin inaktiviraproces glukoneogenezetime to spreava prevoenje intermedijera Krebsovogciklusa iz mitohondrija nazad u citoplazmu inaktivacijom enzima PEPCK

(fosfoenolpi ruvat karboksik inaza prevodi oksalacetat u fosfoenlolpiruvat) idefosforilacije fruktozo-1,6-bifosfata u fruktozo-6-fosfat inaktivacijom FBP

(fruktozo-bifosfat fosfataza).

3. Lipogeneza: insulin poveava aktivnostACC2 (acetil-CoA karboksilaza prevodi acetil-CoA iz mitohondrija u malonil CoA koji se transportuje ucitoplazmi) i FAS enzima (fatty-acid synthase omoguava prevoenjemalonil-CoA u masne kiseline). Takoe, insulin inhibira l ipolizu time tospreava aktivnost CAT (karn itin-acil transporter) i time spreava transportmasnih kiselina iz citoplazme u mitohondrije.

4.

Sinteza proteina: insulin podstie sintezu a inhibira razgradnju proteina


43/55


140

Ilustracija 125 Metaboliki efekti insulina na elije jetre

Delovanje insulina na efektorske elije metaboliki efekti na skeletne

miine elije i adipocite

Pored toga to utie na omoguavanje intenzivnijeg unosa glukoze, insulin takoeostvaruje metabolike efekte na nivou miinih i adipoznih elija.

Na nivou miinih elija situacija je slina kao kod hepatocita: insulin stimuieodvijanje procesa sinteze glikogena, glikolizei sinteze proteina. Mehanizmi po kojima

se ovo odvija identian je kao mehanizmi koji se javljaju kod hepatocita pa ih neemoponavljati

Nekoliko napomena: profesor za delovanje insulina na miine elije nije pomenuolipogenezu meutim na slici su naznaeni neki putevi koji su izgleda stimulisani

insulinom. Takoe, rekli smo da je proces transformacije glukoze u glukozo-6-fosfat

ireverzibilan u svim elijama sem hepatocita i u ovom sluaju profesor je enzim kojivri konverziju oznaio kao heksokinaza.Ovaj enzim je dakle ekvivalent glukokinazi i

stimulisan je insulinom.


44/55


141

Ilustracija 126 Pregled delovanja insulina na miine elije

Konano, kada govorimo o utiaju insulina na metabolizam adipoznih elija, primarnogovorimo o stimulisanju procesa lipogeneze. Osim toga to insulin dalije na ACC i

piruvat dehidrogenazu kako bi stimulisao proces lipogeneze kao u elijama jetre,njegovo delovanje na adipozne elije proiruje se na hormon-senziti vnu li pazu (HSL)

i l ipoproteinski li pazu. HSL je enzim adipoznog tkiva koji podstie proces lipolizepod hormonskom stimulacijom. Insulin inhibira ovaj enzim spreavajui lipolizu.Suprotno, isnulin stimuliesintezulipoproteinske lipaze (LPL). LPL je enzim koji se

sintetie u adipoznim (i jo nekim tkivima) a zatim transportuje do luminalnemembrane endotelnih elija. Ovako pozicioniran, LPL omoguava razfradnju VLDL

partikula u krvotoku na slobodne masne kiseline koje se onda transcelularno preko

endotelnih elija transportuju u adipocite u kojima se akumuliraju u formi lipidnohkapi triglicerida, odnosno lipidnih kapi. Dakle, pored stimulisanja biosinteze masnih

kiseline u samim adipocitima, insulin takoe poveava koliinu slobodnih masnihkiselina dostupnim adipocitima.


45/55


142

Ilustracija 127 Pregled efekta insulina na elije adipoznog tkiva

Znaaj insulina tokom fizike aktivnosti

Tokom fizike aktivnosti, kakvo je na primer vebanje ili tranje, skeletni miiizahtevaju znaajne koliine energije koju e dobiti putem glukoze iz krvi. Kako bi

onda koncentracija glukoze ostala to via sekrecija insulina se tokom fizikeaktivnosti smanju je. Kada bi sekrecija insulina bila na normalnom ili povienomnivou prilikom vebanja, kada je konzumiranje glukoze znatno poveano, dolo bi do

pojave hipoglikemije. Kao to znamo, nervno tkivo je potpuno zavisno odkoncentracije glukoze u krvi pa je hipoglikemija stanje koje itekako moe ugrozitiivot. Na osnovu ovoga moemo zakljuiti da je jedan od osnovnih smisla smanjenjasekrecije insulina tokom vebanja spreavanje pojave hipoglikemije. Meutim, ovonije jedina veza sekrecije insulina i fizik aktivnosti. Naime, insulin je anabolikihormon, dok se tokom fizike aktivnosti znaajno favorizuju kataboliki procesi te je

znaajno da njegova koncentracija ostane niska.

Naizgled kontraintuitivna je injenica da u uslovima smanjene koncentracije insulinadolazi do smanjenja broja GLUT transportera na membrani miinih elija, to biizazvalo sledstveno smanjenje unosa glukoze u iste. Meutim, usatnovljeno je dafizika aktivnost, na nepoznat nain, uslovljava poveanje broja GLUT4 trasnporterana membrani miinih elija nezavisno od insulina. Na taj nain, unos glukoze je

povean uprkos inejnici da je koncntracija insulina sniena.


46/55


143

Glukagon

Glukagon je hormon koji se sintetie na nivou alfa-elija pankreasa i imaantagonistiki efekat u odnosu na insulin, odnosnopoveava koncentraciju glukoze u

krvi. Glukagon se, kao takav, sintetie iskljuivo na nivou alfa-elija pankreasa. Genkoji kodira za glukagon eksprimira se i na nivou L-elija gastro-intestinalnog trakta.Meutim, na nivou ovih elija, transkript gena za glukagon se alternativno preraujetako da nastaje inkretin o kome smo ve priali: GLP.

Ilustracija 128 Alternativna obrada transkripta gena za glukagon u alfa-elijama pankreasa i L-elijama GIT

U fiziolokim uslovima, glukagon deluje na elije jetre aktivirajui proceseglikogenolize, glukoneogeneze i ketogeneze. Meutim, u suprafiziolokim(povienim) koncetracijama, glukagon takoe moe da izaziva glikogenolizu ukardiocitima, proteolizu u miinim elijama i lipolizu u adipocitnim elijama.

Molekularni mehanizam na osnovu koga glukagon ostvaruje svoje dejstvo na

efektorske elije nam je ve poznat. Naime, Glukagon se vezuje za svoje membranskereceptore spregnute sa proteinom Gskoji aktivira AC. Poviena koncentracija cAMPauslovaljava aktivacciju PKA koja dalje fosforilie dva znaajna enzima: kinazafosforilaze i inhibitor 1.Aktivirana, kinaza fosforilaze fosforilie i aktivira glikogenfosfori lazu B, ime je transformie u oblik glikogen fosfor il aza A. Ovaj enzim daljeomoguava proces glikogenolize. Sa druge strane, aktiviran inhibitor 1 inhibiraprotein fosfatazu ime spreava da ona defosforilie i prevede aktivnu glikogenfosforilazu A u neaktivnu B formu.


47/55


144

Ilustracija 129 Osnovni molekulski mehanizam delovanja glukagona

Na nivou elijskog metabolizma, efekti glukagona su potpuno suprotni od efekta ojeostvarruje inuslin. Dakle:

1. I nhi bira sin tezu glikogena: glukagon inhibira enzim glikogen sin tatuime je

inhibiran proces sinteze glikogena. Dok je suprotan proces glikogenolizestimulisan prethodno opisanim mehanizmom

2. I nhibira glikolizu i oksidaciju UH (ja ne znam ta je UH): glukagon inhibiraenzime procesa glikolize koje smo ve pominjali u delu teksta o insulinu:gluokinaza, fofofruktoki naza i piruvat kinaza.

3. Stimulie glukoneogenezu

4. Inhibira lipogenezu: glukagon inhibira ve pomenuti enzim ACC ime sefavorizuje proces lipolize odnosu na proces lipogeneze.


48/55


145

Ilustracija 130 Pregled uticaja glukagona na metabolizam hepatoocita

Uticaj hrane bogate proteinima na sekreciju insulina i glukagona

Unos hrane bogate proteinima uslovljava sekreciju insulina posredovanu

aminokiselinama i peptidima na nain koji smo ve opisali.Kako se sekretuje insulin,unos glukoze od strane minog i adipoznog tkiva bie povean uprkos injenici da

unesena hrana ne sadri znaajnu koliinu glukoze, pa e njena koncentracija u krvi sesmanjuje. Ovo smanjenje registruju alfa-elije pankreasa koje onda sekretuju glukagonkoji dovodi do glukoneogeneze i glikogenolize na nivou hepatocita to dovodi do

poveanja koncentracije glukoze u krvi. Na osnovu ovoga koncentracija glukoze u krvise se normalizuje.

Hormoni belog adipoznog tkiva

Leptin

Dugo se smatralo da je jedina uloga belog adipoznog tkiva u magacioniranju lipida u

formi lipidnih kapi. Meutim, jo 1953. je pretpostavljeno da postoji endokrini signalkoji se sintetie proporcionalno koliini lipidnih rezervi organizma, a koji uestvuje u

procesu regulacije apetita. Razvie molekularnih tehnologija omoguilo je da se 1990.godine klonira cDNK koja je prekomerno eksprimirana kod gojaznih majmuna, a pod

pretpostavkom da se radi ba o pomenutom endokrinom faktoru. Konano, 1994.

godine, taj faktor je opisan i nazvan leptin.


49/55


146

Pored adipoznog tkiva, leptin se sintetie na nivou placente, gastrine mukoze, kostnojsri, hipofizi, hipotalamusu, skeletnim miiima, bubrezima, mlenim lezdama idrugim tkivima.

U normalnim fiziolokim uslovima, leptin smanjuje apetit i samim tim potrebu zaunosom hrane. Naime, kada glukoza pokrene odgovarajue biohemijske procese uadipoznim elijama po unosu hrane, dolazi do sinteze i sekrecije insulina u krvotok.Leptin se krvotokom kre do mozga na nivou koga ima sposobnost prolaska krozkrvno-modanu barijeru na mestu na kome je naruena (cirkumventrikularni organ).

Na nivou mozga. leptin deluje na nc. arcuatusdovodei do smanjenja apetita i unosahane.

Ilustracija 131 Sistemski put leptinske signalizacije

Nedostaci u leptinskoj signalizaciji dovode do pojave gojaznosti usled hiperfagije i

mogu biti uslovljene potpunim nedostatkom leptina, sintezom mutirane forme leptinaili mutacijom na nivou receptore za leptin.

Leptinski receptoriObRjavljaju se u tri specifine forme.

1. Dugaka forma ObRl pokazuje najvei signalni kapacitet. Naime,citoplazmatski domen ObRl receptora sadri anjvei broj mesta za vezivanjedrugih proteina: Box1 i 2za koje se vezuju JAK2 kinaze, zatim mesto vezivanja

SHP2 i mesto vezivanja STAT3. ObRl se eksprimira na nivou elijahipotalamusa, hipofiize i endokrinog pankreasa.


50/55


147

2. Kratka forma ObRs ima znatno manji signalni potensijal sa samo jednim

Box1 motivom bogatim prolinom u citoplazmatskom domenu. Pored toga,

ligand-vezujui vanelijski domen ovog receptora krai je za oko 200

aminokiselinskih ostataka od istog domena ObRl. ObRs se eksprimira na nivouelija horioidnih pleksusa i kapilara, a uloga mu je primarno u intracelularnom itranscelularnom transportu leptina

3. SLR je forma receptora koja vezuje leptin u cirkulaciji. Ustanoovljeno je da

leptin u slobodnoj formi sporije prolazi krvno modanu barijeru u poreenju saleptinom vezanim za SLR U skladu sa tim, u prisustvu veih koliina slobodneforme leptina, oseaj sitossti e se postii kasnije u odnosu na situaciju kada jevei deo leptina asociran sa SLR proteinom u cirkulaciji.

Ilustracija 132Forme leptinskih receptora

Leptin deluje zajedno sa insulinom kada je u pitanju regulacija apetita. Naime, oba ova

molekula deluju na nivou nc. arcuatusadovodei do sinteze i sekrecije neuropeptidaproopiomelanokortina (POMC) i CART, dok smanjuju ekspresiju neuropeptida Y

(NPY) i AgRP. Eksprimirani neuropeptidi deluju na mnoge nukleuse hipotalamusa,

kao to su nc. paraventricularis i lateralni hipotalamus. Na nivou nc.paraventricularis, neuropeptidi izazivaju poveanu sintezu i oslobaanje CRH i TRH,dok na nivou lateralnog hipotalamusa dolazi do smanjene aktivnosti MCH neurona

(Melanine-concentraing hormones) i OREX neurona. svi ovi faktori, ukljuujui iCCK kao metaboliki indikator takoe deluju na dorzalni vagusni kompleks, a kaorezultat imaju formiranje senzacije sitosti i prestanak unosa hrane. Iz svega navedenog


51/55


148

jasno je da je proces regulacije apetita izuzetno komplikovan signalni proces koji

ukljuuje veliki broj nervnih centara i perifernih signala.

Ilustracija 133 Regulacija apetita posredovana leptinom

Signalna transdukcija koju uslovljava leptin na receptorskim elijama je JAK-STAT

signallni mehanizam. Naime, leptin se vezuje za monomerne transmembranskereceptore spregnute sa tirozin kinazom JAK (Janus kinaza, Just Another Kinase).

Kako bi Jak kinaze postale funkcionalne, neophodno je da doe do aktivacije idimerizacije dva ovakva receptora sa asocirana JAK te nastaje tetramerna struktura.

Nakon dimerizacije, dolazi do aktivacije JAK koje onda nakon meusobnefosforilacije fosforiliu i nekoliko ostataka na nivou samih receptora. Za fosforilisanereceptore vezuju se STAT-3proteini koji takoe podleu fosforilaciji od strane JAK.Fosforilisani, dva STAT-3 molekula dimerizuju i translociraju se u nukleus u kome

deluju kao transkripcioni regulatori.

Regulacija JAK-STAT signalne transdukcieje ostvaruje se vezivanjem SOCS proteina

(supressor of cytokin signaling) za fosforilisane leptinske rceptore ili defosforilacijom

uesnika signalne transdukcije posredstvom fosfataze PTP1B.


52/55


149

Ilustracija 134 Molekularni mehanizam delovanja leptina

Adiponektin

Adiponektin je prvo otkriven na nivou adipoznog tkiva, a zatim i na nivou jetre,

hipofize, meumozga, bubrega, skeletnih miia i slezine. Poveana ekspresijaadiponektina usovljena je insulinom i IGF1, dok glukokortikoidi i TNF-alfa

smanjuju nivo ekspresije ovog proteina.

Adiponektin se u cirkulaciji moe nai u vie razliitih formi: C-terminalni globularnidomen, in taktni monomer, trimer, heksamer i li u vidu veli kih oli gomera.

Ilustracija 135 Razliite forme adiponektina

Sekrecija adiponektina odvija se u stanju nedostatka hrane, odnosno gladovanja, a sam

adiponektin ostvaruje efekte na nivou centralnog nervnog sistema, elija jetre iskeletnih miia.


53/55


150

Na nivou mozga, adiponektn se veruje za AdipoR1receptore spregnute sa proteinom

G i dovodi do aktivacije kinaze CAMKK2 i AMPK (AMP zavisna kinaza). Efekat

ovakve kaskade je ekspresija NYP koji omoguava formiranje senzacije gladi i

potrebe za unosom hrane.

Na nivou hepatocita, adiponektin dovodi do AMPK zavisne inhibicije

glukoneogeneze smanjenjem ekspresije G6P. Na nivou skeletnih miinih elijaadiponektin uslovlajva AMPK posredovanu fosforilaciju ACCto dovodi do smanjenekoncentracije malonil CoA u citoplazmi, a intenzivnijeg odvijanja beta oksidaci je,

ondnosno lipolize u mitohondrijama. Na nivou ovih elija, adiponektin takoe dovodido intenzivnije translokacije GLUT4 i samim tim poveanog unosa glukoze.

Uzimajui sve ovo u obzir, moemo da zakljuimo da adiponektin smanjuje

koncentraciju glukoze u kr vi. Dakle uprkos tome to esto ujemo da jedino insulinima hipoglikemini efekat na organizam, njega ostvaruje i adiponektin.

Ilustracija 136 Efekti delovanja adiponektina

Grelin

Grelin je hormon koji se lui na nivou eluca, pankreasa, bubrenih glomerulusa ihipotalamusa, a svoje efekte ostvaruje na mnoga tkiva. Na nivou centralnog nervnog

sistema grelin stimulie unos hrane, ali i uestvuje u regulaciji sna i ponaanja,regulie funkciju pankreasa, sekreiju eludane kiseline i crevnu peristaltiku, sekrecijuGh, ACTH i PRL, ali i stimulie preivljavanje i proliferaciju elija.


54/55


151

Koncentraciju grelina u krvotoku poveavaju stanje gladovanja i anorexia nervosa (iliprostije anoreksija), dok do smanjenja sekrecije grelina dolazi postpradijalno, u sluajugojaznosi ili oboljenja kao to je Prader-Willi sindrom.

Grelin ostvaruje svoje efekte vezivanjem za membranske receptore GHSR spregnute

sa proteinom Gq. Ovo pokree ve poznatu kaskadu koja dovodi do poveanjaunutarelijske koncentracije Ca i aktivacije PKC. PKC fosforilie i inaktiviramembranske kanale za K ime je spreen njihov ozlaz iz elije i ostvarenamembranska depolarizacija. Usled depolarizacije dolazi do otvaranja voltano-

zavisnih kanala za Capreko kojih dodatne koliine Ca ulaze u citosol. Kako je Caporeklom iz ER-a, osloboen vezivanjem IP3 za odgovarajue receptorne kanale, bioneohodan za aktivaciju PKC, itav ovaj mehanizam oznaavamo kao Ca zavisa unos

Ca.Jedan d efekata koji se na ovaj nain ostvaruju je oslobaanje hormona rasta izhipofize.

Ilustracija 137 Mehanizam oslobaanja GH zavisan od grelina

Jo jedan efekat grelina je inhibicija mTOR proteina. Naime, ovaj efekat postie seslinom signalnom transdukcijom kao i u prethodnom sluaju, vezivanjem grelina zaGHSR receptor i poveanja citoplazmatine koncentarije Ca. U ovom sluaju,meutim, Ca se vezuje za kalmodulin i zajedno sa njim omoguava aktivaciju Ca-kalmodul in zavisne kinauze (CaMKK) koja aktivira ve pomenutu AMPK. AMPKdalje fosforilie inhibitore mTOR-a TSC1/2. Fosforilisani, ovi proteini omoguavaju


55/55


stimulaciju GRP-aznog proteina Rhebi hidrolizu GTPa (uloga GAP proteina). Ovo na

nedovoljno poznat nain dovodi do porasta apetita ili orikeksigenog efekta.

Ilustracija 138 Razliiti mehanizmi regulacije apetita grelinom

Ilustracija 139 Mehanizam inaktivacije mTOR kinaze grlinom

molekularni mehanizmi lučenja sekreta git i regulacije apetita

Documents