Sygnalizacja metaboliczna w tkance mięśniowej i tłuszczowej po odstawieniu insuliny i wstrzyknięciu hormonu wzrostu.

Cukrzyca typu I (DMI) charakteryzuje się brakiem endogennej insuliny i pacjenci ci są w 100% uzależnieni od substytucji insuliny, aby przeżyć.

Insulina jest silnym hormonem anabolicznym, którego głównym celem jest wątroba, tkanka mięśni szkieletowych i tkanka tłuszczowa.

W wątrobie nasila glikogenezę oraz hamuje glikogenolizę i glukoneogenezę.

W tkance mięśni szkieletowych poprawia transport glukozy do komórki, glikogenezę, glikolizę, utlenianie glukozy i syntezę białek.

W tkance tłuszczowej hamuje lipolizę i nasila lipogenezę.

Wskazuje to, że spadek poziomu insuliny w surowicy prowadzi do wzrostu poziomu glukozy we krwi i zwiększenia poziomu FFA (wolnych kwasów tłuszczowych) we krwi – ostatecznie prowadząc do produkcji ketonów.

Jeśli ten stan nie zostanie skorygowany, doprowadzi do kwasicy ketonowej, która jest stanem potencjalnie zagrażającym życiu, który należy skorygować podczas przyjęcia do szpitala za pomocą płynoterapii, elektrolitów i insuliny.

Insulina została dokładnie zbadana, a szlaki sygnałowe są dobrze znane.

Interesującym szlakiem jest hamowanie lipolizy. Najważniejszą lipazą ograniczającą szybkość hydrolizy triglicerydów jest tłuszczowa lipaza triglicerydowa (ATGL)(1-5). Wykazano związek między ATGL a genem przełączającym G0/G1 (G0S2) (6,7). Podczas lipolizy ATGL jest regulowany w górę, a G0S2 jest regulowany w dół, a region promotora G0S2 ma miejsca wiązania dla glukozy, czynników transkrypcyjnych zależnych od insuliny i receptorów y aktywowanych przez proliferatory peroksysomów (PPAR-y)(8).

Jedno z poprzednich badań wykazało, że post zmniejsza G0S2 i zwiększa ATGL w humanitarnej tkance tłuszczowej(7).

Można by sądzić, że antylipolityczne działanie insuliny odbywa się za pośrednictwem zwiększonej transkrypcji G0S2, która z kolei hamuje ATGL. I odwrotnie, zwiększona lipoliza podczas braku insuliny.

Hormon wzrostu i synteza zależna od hormonu wzrostu oraz IGF-1 (insulinopodobny czynnik wzrostu - 1) ma kluczowe znaczenie dla wzrostu człowieka przed iw okresie dojrzewania. Jako osoba dorosła GH i IGF-1 nadal są silnymi czynnikami wzrostu, a także wywierają istotne właściwości regulacyjne na metabolizm człowieka(9,10)

Szlaki sygnałowe GH przechodzą przez receptor GH, który fosforyluje, a tym samym aktywuje związaną z receptorem kinazę Janus 2 (JAK2). Sygnały z tego punktu były badane w wielu badaniach.

U gryzoni wykazano, że sygnał przebiega trzema drogami (9,10). Badania na ludzkich fibroblastach umożliwiły wspieranie dwóch z tych ścieżek (MAPK – kinaza białkowa aktywowana mitogenem i STAT – przetwornik sygnału i aktywator transkrypcji), ale nie przez substrat receptora insuliny (IRS) i szlak kinazy 3 fosfatydyloinozytolu (PI3-K).

W badaniach na ludziach (in vivo) stymulacja GH i fosforylacja STAT5 była oczywista, jednak nie wykazano związku między stymulacją GH a aktywacją MAPK i PI3-K (11).

To ostatnie jest interesujące i niezwykłe, biorąc pod uwagę agonistyczne i antagonistyczne działanie GH na insulinę.

GH stymuluje lipolizę, ale dokładnie nie wiadomo, w jaki sposób pośredniczą właściwości lipolityczne GH. Wykazano jednak, że GH ma wpływ na hormonowrażliwą lipazę (12) (HSL).

Innymi opcjami mogą być, jak stwierdzono u gryzoni, interakcja poprzez szlak sygnałowy PI3-K lub poprzez interakcję G0S2/ATGL, bezpośrednio lub być może za pośrednictwem IGF-1.

Humanitarne wewnątrzkomórkowe szlaki sygnałowe podczas rozwoju ketozy/kwasicy ketonowej nie są dobrze znane. Badacze uważają, że zrozumienie tych ścieżek i dokładnych mechanizmów rozwoju kwasicy ketonowej ma ogromne znaczenie.