Химическая природа глюкагона

Глюкагон и инсулин: химическая природа, механизм действия, влияние на метаболизм в тканях-мишенях

Инсулин относится к гормонам белковой природы. Он синтезируется b-клетками поджелудочной железы. Инсулин является одним из важнейших анаболических гормонов. Связывание инсулина с клетками-мишенями приводит к процессам, которые увеличивают скорость синтеза белка, а также накопление в клетках гликогена и липидов, являющихся резервом пластического и энергетического материала. Инсулин, возможно за счет своего анаболического эффекта, стимулирует рост и размножение клеток.

Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей А-цепи и В-цепи. В состав А-цепи входит 21 аминокислотный остаток, в состав В-цепи 30. Эти цепи связаны между собой двумя дисульфидными мостиками: один между А7 и В7 (номера аминокислот, считая с N-концов полипептидных цепей), второй между А20 и В19. Третий дисульфидный мостик находится в цепи А, связывая А6 и А11.

Главным физиологическим стимулом выделения инсулина из b-клеток в кровь является повышение содержания глюкозы в крови.

Влияние инсулина на обмен углеводов можно охарактеризовать следующими эффектами:

1. Инсулин увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы в так называемых инсулин-зависимых тканях.

2. Инсулин активирует окислительный распад глюкозы в клетках.

3. Инсулин ингибирует распад гликогена и активирует его синтез в гепатоцитах.

4. Инсулин стимулирует превращение глюкозы в резервные триглицериды.

5. Инсулин ингибирует глюконеогенез, снижая активность некоторых ферментов глюконеогенеза.

Влияние инсулина на обмен липидов складывается из ингибирования липолиза в липоцитах за счет дефосфорилирования триацилглицероллипазы и стимуляции липогенеза.

Инсулин оказывает анаболическое действие на обмен белков: он стимулирует поступление аминокислот в клетки, стимулирует транскрипцию многих генов и стимулирует, соответственно, синтез многих белков, как внутриклеточных, так и внеклеточных.

Глюкагон представляет собой гормон полипептидной природы, выделяемый a-клетками поджелудочной железы. Основной функцией этого гормона является поддержание энергетического гомеостаза организма за счет мобилизации эндогенных энергетических рессурсов, этим объясняется его суммарный катаболический эффект.

В состав полипептидной цепи глюкагона входит 29 аминокислотных остатков, его молекулярная масса 4200, в его составе отсутствует цистеин. Глюкагон был синтезирован химическим путем, чем была окончательно подтверждена его химическая структура.

Основным местом синтеза глюкагона являются a-клетки поджелудочной железы, однако довольно большие количества этого гормона образуются и в других органах желудочно-кишечного тракта. Синтезируется глюкагон на рибосомах a-клеток в виде более длинного предшественника с молекулярной массой около 9000. В ходе процессинга происходит существенное укорочение полипептидной цепи, после чего глюкагон секретируется в кровь. В крови он находится в свободной форме. Основная часть глюкагона инактивируется в печени путем гидролитического отщепления 2 аминокислотных остатков с N-конца молекулы.

Секреция глюкагона a-клетками поджелудочной железы тормозится высоким уровнем глюкозы в крови, а также соматостатином, выделяемым D-клетками поджелудочной железы. Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта неясен. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинин и Са 2+ .

Механизм действия глюкагона В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембраны клеток, образовавшийся глю-кагонрецепторный комплекс активирует аденилатциклазу и соответственно образование цАМФ. Последний, являясь универсальным эффектором внутриклеточных ферментов, активирует протеинкиназу, которая в свою очередь фосфорилирует киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу.

Фосфорилирование первого фермента способствует формированию активной гликоген-фосфорилазы и соответственно распаду гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата, в то время как фосфорилирование гликогенсинта-зы сопровождается переходом ее в неактивную форму и соответственно блокированием синтеза гликогена. Общим итогом действия глюкагона являются ускорение распада гликогена и торможение его синтеза в печени, что приводит к увеличению концентрации глюкозы в крови.

Под действием глюкагона в гепатоцитах ускоряется мобилизация гликогена с выходом глюкозы в кровь. Этот эффект гормона обусловлен активацией гликогенфосфорилазы и ингибированием гликогенсинтетазы в результате их фосфорилирования. Следует заметить, что глюкагон, в отличие от адреналина, не оказывает влияния на скорость гликогенолиза в мышцах.

Глюкагон: во-первых, он ускоряет расщепление белков в печени; во-вторых, увеличивается активность ряда ферментов, таких как фруктозо-1,6-бисфосфатаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа, глюкозо-6-фосфатаза. также происходит увеличение поступления глюкозы в кровь.

Глюкагон стимулирует липолиз в липоцитах, увеличивая тем самым поступление в кровь глицерола и высших жирных кислот. В печени гормон тормозит синтез жирных кислот и холестерола из ацетил-КоА, а накапливающийся ацетил-КоА используется для синтеза ацетоновых тел. Таким образом, глюкагон стимулирует кетогенез.

В почках глюкагон увеличивает клубочковую фильтрацию, по-видимому, этим объясняется наблюдаемое после введения глюкагона повышение экскреции ионов натрия, хлора, калия, фосфора и мочевой кислоты.

Регуляция водно-солевого обмена гормонами. Вазопрессин и альдостерон: строение и механизмы действия.

Гормоны — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Читайте также:  Хеликобактер пилори лечиться или нет ��‍��

Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.

В регуляции водно-солевого обмена в организме принимают участие ряд гормонов, которые можно разделить на две основные группы: гормоны, регулирующие концентрацию ионов натрия, калия и водорода (альдостерон, ангиотензин и ренин), и гормоны, влияющие на равновесие кальция и фосфатов (паратгормон и кальцитонин).

Регуляция водно-солевого обмена происходит нервно-гормональным путём. При изменении осмотической концентрации крови возбуждаются специальные чувствительные образования (осморецепторы), информация от которых передаётся в центр, нервную систему, а от неё к задней доле гипофиза. При повышении осмотической концентрации крови увеличивается выделение антидиуретического гормона, который уменьшает выделение воды с мочой; при избытке воды в организме снижается секреция этого гормона и усиливается её выделение почками.

Постоянство объёма жидкостей тела обеспечивается особой системой регуляции, рецепторы которой реагируют на изменение кровенаполнения крупных сосудов, полостей сердца и др.; в результате рефлекторно стимулируется секреция гормонов, под влиянием которых почки изменяют выделение воды и солей натрия из организма. Наиболее важны в регуляции обмена воды гормоны вазопрессин и глюкокортикоиды, натрия — альдостерон и ангиотензин, кальция — паратиреоидный гормон и кальцитонин.

Вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ) — гормон гипоталамуса, который накапливается в задней доле гипофиза (в нейрогипофизе) и оттуда секретируется в кровь. Секреция увеличивается при повышении осмолярности плазмы крови и при уменьшении объёма внеклеточной жидкости. Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём. Имеет также ряд эффектов на кровеносные сосуды и головной мозг. Состоит из 9 аминокислот: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-(Arg или Lys)-Gly.

Альдостерон основной минералокортикостероидный гормон коры надпочечников у человека. Механизм действия альдостерона, как и всех стероидных гормонов, состоит в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток со стимуляцией синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы белков и ферментов, а также повышении проницаемости мембран для аминокислот. Основные физиологические эффекты альдостерона заключаются в поддержании водно-солевого обмена между внешней и внутренней средой организма.

Одними из главных органов-мишеней гормона являются почки, где альдостерон вызывает усиленную реабсорбцию натрия в дистальных канальцах с его задержкой в организме и повышении экскреции калия с мочой. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов и воды, усиленное выделение Н-ионов и аммония, увеличивается объем циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-щелочного состояния в сторону алкалоза. Действуя на клетки сосудов и тканей, гормон способствует транспорту Na+ и воды во внутриклеточное пространство.

Конечным результатом действия является увеличение объёма циркулирующей крови и повышение системного артериального давления.

Глюкагон: что это за гормон и какие функции выполняет?

Один из важнейших гормонов поджелудочной железы – глюкагон. Именно он отвечает за снижение показателей сахара в крови, помогает организму бороться с инфекциями и справляться с большой физической нагрузкой. Кроме того, именно инсулин и глюкагон тормозят выработку кортизола и ускоряют выброс гликогена в кровь. Если же наблюдается превышение концентрации вещества или его недостаток, может развиться целый ряд неприятных осложнений, болезней.

Глюкагон – что это, какие функции выполняет?

Гормон глюкагон – второй по значимости гормон поджелудочной железы, который вырабатывается отдельными островками. По своей природе он – полипептид, а по воздействию – антагонист инсулина.

Глюкагон поджелудочной железы отвечает за быстрый распад гликогена, его попадание в кровь и повышение уровня сахара. Также это вещество учувствует в других обменных процессах организма, например:

  • стимулирует гликогенолиз;
  • активизирует катаболизм;
  • увеличивает объем кетоновых тел.

Стоит отметить, что синтез гормона усиливается при гипогликемии, снижении концентрации аминокислот или гормона роста (соматотропного гормона). Такое часто случается при длительном голодании или повышенной физической активности. По сути, вещество выступает в противодействие инсулину, который призван понизить показатели сахара.

Не стоит недооценивать функции глюкагона, так как при его нехватке или переизбытке развиваются редкие заболевания, которые не всегда поддаются лечению. Например, могут быть диагностированы опухоли альфа-клеток поджелудочной.

Механизм действия гормона глюкагона связан с рецепторами клеток печени, где он способствует распаду гликогена и постоянно поддерживает уровень глюкозы в организме в пределах нормы.

Нехватка и избыток активного вещества

Выработка глюкагона обычно усиливается при снижении уровня сахара в крови, введении аминокислот и под воздействием работы пищеварительного тракта. Но иногда этот процесс выходит из-под контроля по разным причинам и тогда могут развиваться глюкагономы, а именно опухоли, отходящие от островков поджелудочной железы. Также избыток глюкагона ведет к развитию неконтролируемого сахарного диабета.

Читайте также:  С какого возраста можно давать куриную печень ребенку рецепты для детей, сколько варить, 1 год

Недостаток активного вещества наблюдается гораздо реже, и зачастую у новорожденных. При этом они страдают от слабовыраженной гипофункции глюкагона и гиперинсулинемии. Подобные случаи регистрируются редко, но легко решаются при помощи медикаментозного лечения.

Анализ на глюкагон

Уровень глюкагона помогает определить специальный анализ крови, который рекомендуется проводить при таких показаниях:

  • низкая чувствительность тканей к инсулину при диабете второго типа;
  • опухоли поджелудочной железы;
  • для подтверждения диагноза хронического панкреатита.

Для исследования берут венозную кровь, причем утром натощак. Также рекомендуется придерживаться следующих правил подготовки:

  • последний прием пищи должен быть за 8-10 часов до исследования;
  • утром можно пить только воду;
  • не стоит курить за пару часов до анализа;
  • за сутки до теста стоит отказаться от жирной и сладкой пищи, употребления алкоголя;
  • за сутки нужно избегать повышенной физической нагрузки и стрессов;
  • если человек принимает гормоны и прочие медикаменты, об этом следует заранее сообщить врачу.

Если говорить о нормах глюкагона, то для взрослых – это не больше 60 пг/мл, а для детей – от 148 до 400 пг/мл.

Расшифровкой результатов должен заниматься только эндокринолог, который учитывает общее состояние здоровья, возраст и пол пациента. Для постановки диагноза обычно назначается повторный тест и дополнительные анализы.

Использование глюкагона для лечения

Очень часто глюкагон применяется для терапии тяжелых гипогликемических реакций, которые вызывает инсулин. Обычно используются внутривенные инъекции, которые позволяют вернуть больного в сознание для приема сахарозы или глюкозы. Но при этом стоит учитывать общие ресурсы гормона в печени.

Если наблюдается длительное голодание или продолжительная гипогликемия, глюкагон почти не окажет эффекта. Возможна и побочная реакция при приеме гормона внутрь, например, тошнота и рвота.

Многие не обращают внимание на состояние поджелудочной, а именно этот орган вырабатывает важные для жизни гормоны. Например, глюкагон и инсулин, которые отвечают за метаболические процессы и регулируют показатели глюкозы в крови.

Если наблюдаются нарушения, например, гиперфункция или гипофункция глюкагона, велика вероятность появления гипогликемии или опухолей в железе.

Поэтому следует посещать профилактические осмотры и контролировать общее состояние здоровья регулярно (желательно раз в год).


Поделиться ссылкой:

Воздействие глюкагона на организм

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Глюкагон, секретируемый α-клетками островков Лангерганса, вначале попадает в межклеточное пространство и интерстициальную жидкость, а затем с током крови через портальную вену — в печень, где он увеличивает гликогенолиз, снижает утилизацию глюкозы и синтез гликогена, повышает глюконеогенез и образование кетоновых тел. Суммарным эффектом этих воздействий является увеличение образования и выхода глюкозы из печени. В периферических тканях глюкагон оказывает липолитическое действие, повышая липолиз, снижая дипогенез и белковый синтез. Липолиз активируется гормон-чувствительной липазой.

Глюкагон, как было сказано, обладает гликогенолитическим и глюконеогеническим свойствами. В связи с этим его основная роль в организме заключается в регулировании образования и выхода глюкозы из печени в целях поддержания гомеостаза глюкозы и крови для адекватного снабжения тканей ЦНС, которые используют её в качестве энергетического материала со скоростью 4 г/ч. α-клетки, так же как и β-клетки, чувствительны к минимальным изменениям уровня глюкозы в крови и во внеклеточном пространстве; соответственно в зависимости от этого изменяется скорость секреции инсулина или глюкагона. Эти взаимоотношения представлены на рис.

Рис. Участие инсулина и глюкагона в гомеостазе глюкозы.

Таким образом, уровень глюкозы в крови в основном поддерживается секрецией инсулина и глюкагона. В период голодания или ограничения приема углеводов уже через 40-48 ч содержание глюкагона в крови возрастает на 50-100% по сравнению с его концентрацией натощак. Эти изменения в секреции глюкагона сопровождаются уменьшением концентрации в крови инсулина, в связи с чем соотношение уровней инсулина и глюкагона снижается до 0,4 (в нормальных условиях — 3,0). Увеличение образования глюкагона приводит к повышению гликогенолиза, а также глюконеогенеза и уменьшению запасов гликогена. Снижение секреции инсулина стимулирует липолиз, а повышенная секреция глюкагона необходима для конверсии свободных жирных клеток в кетоновые тела. В нормальном состоянии при адекватной функции a- и b-клеток гипогликемия не развивается даже при длительном голодании.

Помимо влияния на углеводный обмен, глюкагон стимулирует кетогенез в печени, скорость которого зависит от поступления свободных жирных кислот в печень. Скорость кетогенеза печени определяется соотношением глюкагон/инсулин в крови, поступающей в печень. J. D. McGarry и D. W. Foster установили, что высокое соотношение глюкагон/инсулин повышает внутриклеточный уровень цАМФ, уменьшает гликогенолиз и активность ацетил-СоА карбоксилазы. Это снижает внутриклеточное содержание малонил-СоА, что сопровождается в свою очередь почти полной блокадой синтеза жирных кислот, вызывает угнетение карнитинацилтрансферазы и последующую стимуляцию липолиза с избыточным образованием кетоновых тел (ацетоацетата и 3-гидроксимасляной кислоты). G. Paolisso и соавт. в исследованиях на человеке показали, что пульсирующее введение глюкагона (а не его введение с постоянной скоростью) оказывает более выраженное гипергликемическое, липолитическое действие и влияние на скорость кетогенеза. Кроме того, это действие более выраженно проявляется в условиях инсулиновой недостаточности, вызванной соматостатином. У пожилых лиц четко выявляется уменьшение липолитического и кетогенного действия глюкагона, тогда как гипергликемический эффект глюкагона у них остается интактным. Недавние исследования М. G. Carlson, выполненные на добровольцах, четко подтвердили, что умеренная гиперглюкагонемия стимулирует скорость повышения в плазме крови СЖК и глицерина. В эксперименте при условии блокады или угнетения образования глюкагона скорость образования глюкозы и кетоновых тел печенью остается в норме или близкой к норме, несмотря на тотальное отсутствие инсулина. Эти наблюдения позволяют считать, что при сахарном диабете типа 1 необходимо хотя бы временно перевести инсулинзависимое состояние в инсулиннезависимое.

Читайте также:  Мази от варикоза вен на ногах список недорогих и эффективных, отзывы

Таким образом, глюкагон в организме выполняет в первую очередь функцию обеспечения источниками энергии, защищая, таким образом, организм от гипогликемии. Эту функцию он осуществляет путем влияния на углеводный, белковый и жировой обмен. В печени он стимулирует образование глюкозы как из гликогена (гликогенолиз), так и из аминокислот (глюконеогенез), что сопровождается увеличением продукции глюкозы печенью. Увеличивая липолиз жира, он способствует увеличению поступления СЖК в печень и повышению образования кетоновых тел. Среди всех контринсулиновых гормонов глюкагону принадлежит первое место. Помимо защитной функции от возможной гипогликемии, глюкагон также восстанавливает нормогликемию при уже развившейся гипогликемии.

Помимо поддержания энергетического гомеостаза, глюкагон умеренно снижает уровень холестерина и триглицеридов в сыворотке крови, а также стимулирует высвобождение инсулина. Вместе с инсулином он участвует в процессах регенерации печени. Вот почему предложенное в свое время оперативное лечение сахарного диабета в виде проведения хирургического вмешательства, направленного на изменение оттока венозной крови от поджелудочной железы, при котором панкреатическая вена, в нормальных условиях впадающая в портальную систему печени, трансплантировалась в нижнюю полую вену (операция депортализация), не может считаться физиологическим и вызывает значительные изменения функции печени, практически не приводя к улучшению течения диабета и не позволяя отказаться от заместительной терапии инсулином. Операция депортализация была предложена для лечения сахарного диабета 1 типа, исходя из бигормональной теории сахарного диабета, в соответствии с которой развитие сахарного диабета 1 типа считалось следствием относительной гиперглюкагонемии. Для ликвидации гиперглюкагонемии, которая почти постоянно встречается при сахарном диабете и лишь отражает степень декомпенсации углеводного обмена, и была предложена депортализация, при которой глюкагон, избыточно образующийся в этом случае, поступает в большой круг кровообращения и отводится от печени в целях предотвращения его гипергликемического действия. В результате такой операции уровень глюкагона в крови почти не изменяется. Это связано с тем, что, как показал J. Bringer, после панкреатэктомии, проведенной по поводу различных заболеваний поджелудочной железы, уровень глюкагона в сыворотке крови больных изменяется незначительно в связи с активированием вне-панкреатической секреции глюкагона. В условиях депортализации ослабляется или прерывается гепатотропное действие глюкагона, имеющее большое значение для сохранения нормальной функции печени.

Глюкагон увеличивает почечный кровоток и скорость клубочковой фильтрации, способствует экскреции различных ионов, в первую очередь натрия. Глюкагон обладает спазмолитическими свойствами и может быть использован при почечной и печеночной коликах, спастическом колите в случае необходимости проведения рентгенографии кишечника. Он также оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на сердце, что позволяет рекомендовать его для лечения кардиодепрессивных состояний, наблюдаемых при передозировке b-блокаторов. Описан положительный эффект глюкагона, применяемого для купирования тяжелых приступов стенокардии.

Физиологическое значение глюкагона изучено явно недостаточно, так же как и возможности его клинического использования. Так, например, сообщалось о благоприятном действии глюкагона при сердечной недостаточности и о снижении гиперлипидемии под его влиянием.

Глюкагон оказывает сильное инотропное и хронотропное действие на миокард вследствие увеличения образования цАМФ (то есть оказывает действие, подобное действию агонистов β-адренорецепторов, но без вовлечения β-адренергических систем в реализацию этого эффекта). Результатом является повышение артериального давления, увеличение частоты и силы сердечных сокращений.

В высоких концентрациях глюкагон вызывает сильное спазмолитическое действие, расслабление гладкой мускулатуры внутренних органов, в особенности кишечника, не опосредованное аденилатциклазой.

Глюкагон участвует в реализации реакций типа «бей или беги», повышая доступность энергетических субстратов (в частности, глюкозы, свободных жирных кислот, кетокислот) для скелетных мышц и усиливая кровоснабжение скелетных мышц за счёт усиления работы сердца. Кроме того, глюкагон повышает секрецию катехоламинов мозговым веществом надпочечников и повышает чувствительность тканей к катехоламинам, что также благоприятствует реализации реакций типа «бей или беги».

Разрушается глюкагон в печени и почках. Ферментная система, разрушающая глюкагон, по данным одних авторов, отличается от глутатионинсулинтрансгидрогеназы, по данным других — инсулинспецифическая протеаза принимает участие в разрушении как инсулина, так и глюкагона. Около 0,5 мг/сут глюкагона, секретируемого β-клетками, выделяется желчью.

Ссылка на основную публикацию
Характеристика костей кисти, их классификация, Кости кисти относятся к костям отдела свободной верхн
Кости пальцев (фаланги) Кости пальцев (фаланги), ossa digitorum (phalanges), представлены фалангами, phalanges, относящимися по форме к длинным костям. Первый, большой,...
Фурамаг® инструкция по применению, показания
Фурамаг Показания Противопоказания Способ применения и дозы Побочные действия Взаимодействие, совместимость, несовместимость Аналоги Действующее вещество Фармакологическая группа Лекарственная форма Фармакологическое...
Фурацилин (Нитрофурал), инструкция по применению
Фурацилин Состав действующее вещество: 1 таблетка содержит нитрофуразону (Нитрофурал), в пересчете на 100% вещество - 20 мг Вспомогательные вещества: натрия...
Характеристика лимфокин –активированных киллеров, генерированных из мононуклеарных клеток перифериче
Мононуклеарные клетки периферической крови МОНОНУКЛЕАРНЫЕ КЛЕТКИ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У БОЛЬНЫХ ЛЕКАРСТВЕННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ И ЛЕКАРСТВЕННО-УСТОЙЧИВЫМ ТУБЕРКУЛЕЗОМ ЛЕГКИХ Эволюция лекарственной устойчивости вследствие генетически...
Adblock detector