Анатомия, строение человека и его физиология

Глюкагон

Глюкагон

Глюкагон является пептидным гормоном, который продуцируется альфа-клетками поджелудочной железы. Действие гормона направлено на повышение концентрации жира и глюкозы в кровотоке. Глюкагон считается основным катаболическим гормоном в организме человека.

В некоторых патологических состояниях организма глюкагон используется в качестве лекарства. Действие данного гормона является противоположным действию инсулина. Поджелудочная железа начинает выделять глюкагон в тот момент, когда уровень глюкозы в крови становится низким. Под действием глюкагона печень начинает превращать гликоген, хранящийся в ней в глюкозу, высвобождая ее в кровь. Противоположный процесс заставляет на повышение уровня глюкозы в крови выделять инсулин. Следовательно система инсулин-глюкагон является системой обратной связи, направленная на поддержания нужного уровня глюкозы в крови.

Одно из действий глюкагона также заключается в увеличении расхода энергии в условиях стресса.

Состоит глюкагон из 29 аминокислот: NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-СООН. Его молекулярная масса составляет 3485 дальтон. Это пептидный нестероидный гормон. Глюкагон образуется в ходе расщепления проглюкагона пропротеин-конвертазой 2 в клетках островков поджелудочной железы. В кишечных L-клетках проглюкагон расщепляется на альтернативные продукты глицентина, GLP-1, IP-2 и GLP-2.

Действие глюкагона

Глюкагон способствует глюконеогенезу и гликогенезу, повышая уровни глюкозы в крови. При этом данный гормон уменьшает синтез жирных кислот в жировой ткани и печени, стимулирует липолиз в них, провоцируя выделение ими жирных кислот в кровоток.

В печени глюкоза храниться в виде полисахаридного гликогена, представляющего собой глюкан. Глюкан - это полимер, который состоит из молекул глюкозы. При этом клетки печени под названием гепатоциты имеют рецепторы глюкагона. При связывании гормона с рецепторами глюкагона, клетки печени превращают гликоген в отдельные молекулы глюкозы, высвобождая их кровь в процессе гликогенолиза. По мере истощения имеющихся в печени запасов гликогена, глюкагон заставляет печень и почки синтезировать дополнительную глюкозу посредством глюконеогенеза. Под действием гормона глюкагона в печени запускается процесс гликолиза, что заставляет гликолитические промежуточные соединения участвовать в глюконеогенезе. У людей в условиях подавления инсулина, глюкагон вызывает липолиз.

Производство глюкагона происходит под действием центральной нервной системы. Каким-то образом с этим процессом связаны глазные яблоки.

Производство глюкагона

Синтезирование гормона происходит из α-клеток островков Лангерганса, расположенных в эндокринной области поджелудочной железы. Перепроизводство регулируется инсулином из соседних β-клеток.

При падении уровня сахара (глюкозы) в крови выделение инсулина значительно снижается и происходит выделение большего количества глюкагона.

Продуцирование глюкагона также происходит в α-клетках желудка. Кроме того, секреция глюкагона также может происходит в аналогичных клетках кишечника.

На стимуляцию выработки глюкагона оказывают влияние следующие факторы:

  • гипогликемия;
  • эпинефрин;
  • аланин;
  • аргинин;
  • ацетилхолин;
  • холецистокинин.

Ингибирование секреции глюкагона осуществляется за счет следующих факторов:

  • соматостатин;
  • инсулин;
  • PPARγ / ретиноид X -рецептор-гетеродимер;
  • повышение уровня свободных жирных кислот и кетокислот в крови;
  • повышение уровня мочевины в крови.

Процесс активации глюкагона

В плазматической мембране расположен белок G, с которым связан рецептор глюкагона. С данным рецептором и связывается данный гормон. Активация G-белков, а также белков с α, β и γ-субъединицами, происходит при конформационном изменении рецептора.

При взаимодействии G-белка с рецептором, он подвергается конформационному изменению, приводящему к замене молекулы GDP, связанной с α-субъединицей с молекулой GTP. Такая замена вызывает высвобождение α-субъединицы из β- и γ-субъединиц, α-субъединица специально активирует следующий фермент в каскаде, аденилатциклазе. Аденилатциклаза производит циклический аденозинмонофосфат, активирующий протеинкиназу A. Далее этот фермент активирует фосфорилаз киназу, которая после фосфорилирует гликогенфосфорилазу b, превращая ее в активную форму под названием фосфорилаза a. Фосфорилаза a является ферментом, который ответственен за высвобождение глюкозо-1-фосфата из гликогенных полимеров.

Помимо этого, регулирование координированного контроля гликолиза и глюконеогенеза в печени происходит за счет фосфорилирующего состояния ферментов, которые катализируют образование мощного активатора гликолиза, под названием фруктозо-2,6-бисфосфат. Каскад, запущенный глюкагоном стимулирует фермент протеинкиназа A, который также фосфорилирует один сериновый остаток бифункциональной полипептидной цепи, которая содержит ферменты фруктозо-2,6-бисфосфатазу и фосфофруктокиназу-2. Это ковалентное фосфорилирование, инициированное глюкагоном, активирует первый и ингибирует последний. Под этим процессом происходит регулирование реакции, которая катализирует фруктозо-2,6-бисфосфат, путем замедления скорости его образования, ингибируя таким образом поток гликолиза, что позволяет держать контроль над гликогенозом. Этот процесс в отсутствии глюкагона является обратимым.

В гепатоцитах глюкагоновая стимуляция PKA также инактивирует гликолитический фермент пируваткиназы.

Нарушения выработки глюкагона

Слишком повышенные уровни глюкагона в крови могут говорит о наличии опухоли в поджелудочной железе под названием глюкагонома. Симптомы данной патологии включают некролитическую мигрирующую эритему, сниженные аминокислоты, гипергликемия. Такое заболевание можут протекать как одиночное, либо в паре с множественной эндокринной неоплазией типа 1.