Mechanizm bioenergetyczny

Większe znaczenie wydaje się mieć drugi mechanizm bioenergetyczny, związany z przemianą glukozy w komórkach B. System transportu D-glukozy do tych komórek jest bardzo wydajny i szybko następuje wyrównanie wewnątrzkomórkowego stężenia tego cukru do poziomu stężenia zewnątrzkomórkowego. Glukoza ulega w komórkach B przemianie zarówno w cyklu Embden-Meyerhofa-Parnasa, jak i w cyklu pentozowym, zaś. reszty dwuwęglowe zostają utlenione w cyklu kwasów trójkarboksylowych do COa, dostarczając energii (ATP) niezbędnej w procesie biosyntezy i wydzielania insuliny. Szybkość tych przemian wzrasta wraz ze zwiększeniem się stężenia glukozy w przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Jest ona determinowana przez szybkość fosforylacji glukozy w komórkach B. Ta reakcja katalizowana jest zarówno przez glukokinazę, cechującą się dużym powinowactwem do substratu, jak i przez heksokinazę, której powinowactwo do glukozy jest znacznie mniejsze. Chociaż glukokinazy jest w komórkach B znacznie mniej niż heksokinazy, ta pierwsza określa szybkość metabolizmu glukozy i nawet niewielkie zmiany jej aktywności pociągają za sobą bardzo wyraźne zmiany wpływu tego cukru na wydzielanie insuliny. Na szlaku glikolitycznym kluczową pozycję zajmuje fosfofruktokinaza. W komórkach B wysp trzustkowych stwierdzono obecność silnego aktywatora powyższego enzymu — fruktozo-2,6-difosforanu, którego wewnątrzkomórkowe stężenie wzrasta w miarę zwiększania się zawartości glukozy w płynie otaczającym komórki B. Zahamowanie fosforylacji glukozy przez mannoheptulozę, a także hamowanie dalszych przemian glukozo-6-fosforanu przez 2-dezoksyglukozę znosi pobudzanie przez glukozę biosyntezy i wydzielania insuliny. W badaniach, w których komórki B umieszczano w środowisku zawierającym glukozę znakowaną 14C, stwierdzono, że część tego cukru ulega przekształceniu do aminokwasów, które z kolei zostawały wbudowane do cząsteczki insuliny. Ten proces także nasila się w miarę wzrostu stężenia glukozy w przestrzeni zewnątrzkomórkowej. Dowodzi to, że glukoza jest nie tylko ważnym źródłem energii dla komórek B, ale także substratem dostarczającym szkieletu węglowego do syntezy aminokwasów i insuliny.