RA-1 (2019/2020) ZSO Hormonale regulatie - Insuline en Glucagon. Alle figuren en informatie is eigendom van de Universiteit van Amsterdam en specifiek van de docent die het college doceert. 40410RA10Y
ZSO: Hormonale regulatie - Insuline en Glucagon
Achtergrond
Endocrien weefsel produceert hormonen die per definitie in de bloedbaan worden uitgescheiden
om zo op afstand de activiteit van celtypen met specifieke receptoren voor het betreffende
hormoon te beïnvloeden. De ruimtelijke organisatie van endocriene weefsels hangt nauw samen
met de manier waarop secretie van het hormoon wordt gereguleerd. Gestoorde endocriene
functie is vaak gerelateerd aan structurele veranderingen op cel- en weefselniveau.
De endocriene pancreas produceert insuline en glucagon die de bloedglucose-concentratie
reguleren en zorgen dat deze zo constant mogelijk blijft. Deze ZSO gaat dieper in op de werking
van deze metabole hormonen en op de manier waarop hun productie wordt gereguleerd. Hiertoe
wordt allereerst de afgifte van insuline en glucagon bestudeerd. Omdat insuline en glucagon de
glucosehomeostase reguleren wordt vervolgens behandeld hoe glucose wordt opgenomen door
verschillende weefsels en cellen. Tenslotte wordt het principe van signaaltransductie uitgewerkt:
op welke wijze wordt een extracellulair hormonaal signaal intracellulair doorgegeven en hoe
reguleert dit het metabolisme in een cel?
Deze ZSO moet zijn gemaakt voorafgaand aan het gelijknamige WC om daarvan de leerdoelen te
kunnen behalen.
Leerdoelen: de student kan de rol van hormonen en de rol van het autonome zenuwstelsel in de
normale en afwijkende regulatie van metabole homeostase analyseren.
Sub-leerdoelen
deel 1:
- kan uitleggen onder welke condities en via welk mechanisme de pancreas insuline en glucagon
produceert.
- kan de histologische organisatie van de endocriene pancreas verklaren.
- kan de functie van insuline en glucagon bij de glucosehomeostase uitleggen.
deel 2:
- kan analyseren waarom er verschillende glucosetransporters (GLUTs) bestaan en hoe de
transporteigenschappen van deze eiwitten bepalend zijn voor het glucosemetabolisme in
verschillende organen (lever, pancreas, spier, vetweefsel, hersenen).
deel 3:
- kan uitleggen hoe een extracellulair hormoon een receptor activeert, hoe dit signaal in de cel via
een signaleringscascade wordt versterkt en doorgegeven en hoe dit leidt tot een intracellulaire
metabole respons.
- kan uitleggen hoe glucagon en insuline in lever-, vet- en spiercellen het koolhydraat
metabolisme reguleren, en hoe in het bijzonder glycogeensynthese en -afbraak in de levercel
wordt gereguleerd.
Studiestof:
- Pawlina (2020, 8th ed) H18: 687-691 of Pawlina (2016, 7th ed) H18: 647-651 (tot folder 18.4)
- Lieberman (2015) H21: 334-340; H22: 351-354; H23: 363-367
- www.youtube.com/watch?v=FkkK5lTmBYQ
- Preparaten op Tutor met als account: amc, gebruikersnaam: Epicurus2019, paswoord: Epicurus2019.
Instructies:
Deel 1. Achtergrondinformatie: insuline en glucagon
Insuline en glucagon zijn de twee belangrijkste regulatoren van het glucose metabolisme in het
lichaam. De hormonen insuline en glucagon worden geproduceerd in de eilandjes van Langerhans
in de pancreas. Insuline wordt geproduceerd en uitgescheiden door de β-cellen, glucagon door
de α-cellen. Insuline wordt uitgescheiden na inname van voedsel dat rijk is in koolhydraten;
glucagon secretie vindt plaats tussen de maaltijden en ’s nachts, tijdens periodes van vasten.
Samen zorgen insuline en glucagon ervoor dat de glucose concentratie in het bloed gedurende de
hele dag zo constant mogelijk blijft (ongeveer 5 mMol/l). Dit is belangrijk, omdat zowel een te lage
als een te hoge glucose concentratie in het bloed celschade kan veroorzaken. De meeste organen
gebruiken naast glucose ook andere brandstoffen, met name vetten en soms eiwitten. De
hersenen vormen hierop een belangrijke uitzondering, deze zijn voor hun energievoorziening sterk
afhankelijk van glucose. Weliswaar kunnen hersencellen deels energie halen uit de afbraak van
ketonlichamen maar de rest van de energie wordt verkregen door afbraak van glucose. Een te
lage bloed-glucoseconcentratie betekent daarmee energie tekort voor de hersenen en kan leiden
tot coma.
1
, Een te hoge bloedglucose-concentratie veroorzaakt afwijkende glycosylering van eiwitten,
waardoor deze hun functie kunnen verliezen maar ook kunnen leiden tot ontsteking. Om
fluctuaties in de glucosespiegel tijdens voeden en vasten te minimaliseren wordt de
bloedglucose-concentratie hormonaal gereguleerd.
- Bekijk de volgende video over de rol van insuline in het menselijk lichaam: https://youtu.be/
FkkK5lTmBYQ
- Bestudeer vervolgens de synthese en afgifte van insuline en glucagon (Lieberman H21, deel III:
334-337).
Opdrachten
1. Leg uit volgens welk mechanisme de β-cel in de pancreas insuline secreteert. Gebruik
hiervoor Lieberman Fig 21.8, p. 335.
In de β-cellen van de pancreas wordt het pro-insuline geknipt tot insuline en het connecting
peptide (C- peptide). Beide peptiden worden opgeslagen in blaasjes.
Glucose stimuleert dus de afgifte van insuline door de β-cel. Dat gebeurt in een aantal stappen:
1. Opname van glucose door een glucosetransporteiwit en een toename van ATP.
2. Sluiten van een ATP-gevoelige K+-kanaal in het plasmamembraan.
3. Depolarisatie van het membraan.
4. Openen van membraanpotentiaal-gevoelige Ca2+-kanalen en binnenstromen van Ca2+-ionen.
5. Fusie van insuline blaasjes met het plasmamembraan en secretie van insuline in het bloed.
2. De secretie van insuline wordt gestimuleerd door een toename in de bloedglucose-
concentratie na inname van voedsel. Hoe passeert glucose de membraan? Tot welke
metabole veranderingen leidt de toename van glucose in de β-cel?
Via GLUT2, glycolytische flux neemt toe, ATP levels stijgen
Glucose komt de β-cel binnen via specifieke glucosetransportereiwitten die bekend staan als
GLUT2 (zie hoofdstuk 22). Glucose wordt gefosforyleerd door de werking van glucokinase om
glucose-6-fosfaat te vormen, dat wordt gemetaboliseerd door glycolyse, de tricarbonzuur (TCA)
cyclus en oxidatieve fosforylering. Deze reacties resulteren in een toename van ATP-niveaus in de
β-cel (cirkel 1 in Fig. 21.8). Naarmate de β-cel [ATP] / [ADP] -ratio toeneemt, wordt de activiteit
van een membraangebonden, ATP-afhankelijk K-kanaal (KATP) geremd (d.w.z. het kanaal is
gesloten) (cirkel 2 in Fig. 21.8). Het sluiten van dit kanaal leidt tot een membraandepolarisatie
(aangezien het membraan normaal gehyperpolariseerd is, zie cirkel 3, Fig. 21.8), dat een Ca2-
kanaal met spanningspoort activeert dat Ca2 mogelijk maakt om de β-cel zodanig in te voeren dat
intracellulaire Ca2-spiegels significant toenemen (cirkel 4, Fig. 21.8). De toename van intracellulair
Ca2 stimuleert de fusie van insuline die exocytotische vesikels bevat met het plasmamembraan,
wat resulteert in insulinesecretie (cirkel 5, Fig. 21.8). Aldus initieert een toename van
glucoseniveaus binnen de P-cellen insulineafgifte.
3. Afgifte van glucagon en insuline wordt gereguleerd door nutriënten die via het voedsel
opgenomen worden. Vul in onderstaande tabel aan wat de hormoonconcentraties in het bloed
zullen zijn bij vasten en na een maaltijd rijk in koolhydraten of eiwitten (vul in: hoog / laag).
Insuline Glucagon
vasten Laag Hoog
Koolhydraatrijke maaltijd Hoog Laag
Eiwitrijke maaltijd Laag Hoog
2
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller EsraPRG. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.81. You're not tied to anything after your purchase.
