Downregulace a upregulace

Downregulace je proces, kterým buňka snižuje množství buněčné složky, jako je RNA nebo protein, v reakci na vnější proměnnou. Zvýšení buněčné složky se nazývá upregulace.

Příkladem downregulace je buněčný pokles počtu receptorů na molekulu, jako je hormon nebo neurotransmiter, který snižuje citlivost buňky na molekulu. Tento jev je příkladem lokálně působícího mechanismu negativní zpětné vazby.

Příkladem upregulace je zvýšený počet enzymů cytochromu P450 v jaterních buňkách při detekci xenobiotických molekul, jako je dioxin, což má za následek degradaci molekul.

Proces downregulace nastává, když jsou zvýšené hladiny hormonu inzulínu v krvi. Když se inzulín naváže na své receptory na povrchu buňky, komplex hormonálních receptorů podstoupí endocytózu a následně je napaden intracelulárními lysosomálními enzymy. Internalizace molekul inzulínu poskytuje cestu pro degradaci hormonu a také pro regulaci počtu míst, která jsou k dispozici pro vazbu na povrchu buňky. Při vysokých plazmatických koncentracích je počet povrchových receptorů pro inzulín postupně snižován zrychlenou rychlostí internalizace receptorů a degradace, kterou přináší zvýšená hormonální vazba. Rychlost syntézy nových receptorů v endoplazmatickém retikulu a jejich vložení do plazmatické membrány nedrží krok s rychlostí jejich destrukce. Postupem času tato samonavozená ztráta receptorů cílových buněk pro inzulín snižuje citlivost cílové buňky na zvýšenou hormonální koncentraci. Proces snižování počtu receptorových míst je prakticky stejný pro všechny hormony; liší se pouze v komplexu receptorových hormonů.

Tento proces je ilustrován inzulinovými receptorovými místy na cílových buňkách u osoby s diabetem 2. typu. Vzhledem ke zvýšeným hladinám glukózy v krvi u jedince s nadváhou musí β-buňky (ostrůvky Langerhans) ve slinivce břišní uvolnit více inzulinu, než je obvyklé, aby uspokojily poptávku a vrátily krev na homeostatickou úroveň. Téměř konstantní zvýšení hladin inzulinu v krvi je důsledkem snahy vyrovnat zvýšení hladiny glukózy v krvi, což způsobí, že receptorová místa na buňkách dané osoby sníží regulaci a sníží počet receptorů pro inzulin, čímž se zvýší rezistence subjektu snížením citlivosti na tento hormon. Dochází také ke snížení citlivosti jater na inzulin. To lze pozorovat u pokračující glukoneogeneze v játrech i při zvýšených hladinách glukózy v krvi. To je častější proces inzulinové rezistence, který vede k diabetu s nástupem v dospělosti.

Doporučujeme:  Sebeobětování

Dalším příkladem může být diabetes insipidus, při kterém se ledviny stávají necitlivými na arginin vazopresin.

Proces downregulace lze zvrátit ve výše uvedeném příkladu. Osoba s diabetem 2. typu může zvýšit svou citlivost na inzulín správnou dietou a pravidelným cvičením, což vede k úbytku tělesné hmotnosti; někteří jedinci se mohou dokonce vrátit do stavu před diabetem dodržováním takového režimu.

Sherwood, L. (2004). „Human Physiology From Cells to Systems, 5th Ed“ (str. 680). Belmont, CA: Brooks/Cole-Thomson Learning

Wilmore, J., Costill, D. (2004). Physiology of Sport and Exercise, 3rd Ed (str. 164). Champaign, IL: Human Kinetics