Синтез глюкагона и инсулина

Гормоны производятся в железах внутренней секреции. Инсулин и глюкагон — в поджелудочной железе: инсулин в β-клетках, глюкагон – в α-клетках островков Лангерганса. Оба гормона имеют белковую природу и синтезируются из предшественников.

Инсулин и глюкагон выделяются в противоположных состояниях: инсулин при гипергликемии, глюкагон – при гипогликемии. Полупериод жизни инсулина — 3-4 минуты, его постоянная варьирующая секреция обеспечивает поддержание уровня глюкозы в крови в узких пределах.

Молекулярная структура

Инсулин состоит из аминокислот и состоит из двух цепей, названных цепью А и В-цепью, которые соединены вместе с помощью связей серы. Инсулин продуцируется из инсулинового гормона, который фактически имеет три цепи аминокислот.

Глюкагон представляет собой белок, который состоит из ряда из 29 аминокислот, которые связаны друг с другом. Глюкагон продуцируется модификацией гормона проглюкагона. Фермент превращающего прогормона модифицирует проглюкагон с образованием глюкагона.

Эффекты инсулина

Инсулин регулирует обмен веществ, прежде всего – концентрацию глюкозы. Он влияет на мембранные и внутриклеточные процессы.

Мембранные эффекты инсулина:

  • стимулирует транспорт глюкозы и ряда других моносахаридов,
  • стимулирует транспорт аминокислот (главным образом аргинина),
  • стимулирует транспорт жирных кислот,
  • стимулирует поглощение клеткой ионов калия и магния.

Инсулин оказывает внутриклеточные эффекты:

  • стимулирует синтез ДНК и РНК,
  • стимулирует синтез белков,
  • усиливает стимуляцию фермента гликогенсинтазы (обеспечивает синтез гликогена из глюкозы – гликогенез),
  • стимулирует глюкокиназу (фермент способствующий превращению глюкозы в гликоген в условиях ее избытка),
  • ингибирует глюкозо-6-фосфатазу (фермент, катализирующий превращение глюкозо-6-фосфата в свободную глюкозу и, соответственно, повышающий уровень сахара в крови),
  • стимулирует липогенез,
  • ингибирует липолиз (за счет торможения синтеза цАМФ),
  • стимулирует синтез жирных кислот,
  • активирует Na /K -АТФ-азу.

Триггер для секреции

Человеческий организм является слаженной системой, поэтому природой были разработаны механизмы поддержания уровня глюкагона в крови на должном уровне. Стимулом для активации альфа – клеток и секреции глюкагона является:

  • снижение концентрации глюкозы. При длительных физических нагрузках или голодании ее показатели в крови становятся критически низкими. Организм испытывает энергетическое голодание и требует глюкозу. Вырабатывается глюкагон и высвобождает глюкозу из резервов;
  • аминокислоты – аргинин, аланин, которые высвобождаются при расщеплении поступившего с пищей белка. Чем выше содержание белка в еде, тем больше вырабатывается глюкагон. Следовательно, в рационе должно содержаться необходимое количество полноценных белков;
  • повышение инсулина: чтобы избежать чрезмерного снижения глюкозы;
  • гормоны, вырабатываемые органами пищеварительной системы – гастрин, холецистокинин;
  • лекарственные препараты – бета-адреностимуляторы.

Тормозит секрецию глюкагона:

  • повышение глюкозы, жирных кислот или кетоновых тел в крови;
  • соматостатин, вырабатываемый в дельта – клетках островкового аппарата.

Правильная работа организма предполагает оптимальное соотношение процессов активации и торможения выработки глюкагона, что поддерживает баланс.

Секреция инсулина в основном вызвана высокими уровнями сахара в крови (гипергликемия) в артериальной крови. Некоторые типы жирных кислот, кетокислот и аминокислот могут также вызывать секрецию инсулина.

Инсулин влияет на поглощение глюкозы в жировой ткани (жировой ткани) и стимулирует поглощение жирных кислот. Инсулин также стимулирует поглощение глюкозы в печени и в мышцы. В мышечной ткани и в тканях печени глюкоза превращается в гликоген в процессе гликогенеза.

Предлагаем ознакомиться:  Как правильно колоть инсулин, до еды или после?

Гликоген — это то, как глюкоза хранится в организме человека. Инсулин останавливает распад гликогена в печени и останавливает образование и высвобождение глюкозы в кровоток. Инсулин действительно вызывает поглощение глюкозы в тканях и, таким образом, приводит к снижению уровня сахара в крови.

Островки Лангерганса

Секреция глюкагона из альфа-клеток вызвана низкими уровнями сахара в крови (гипогликемия) и физическими упражнениями. Другие триггеры для секреции глюкагона включают адреналин и ацетилхолин. Секреция глюкагона важна для обеспечения достаточного количества сахара в крови, который высвобождается в кровоток в периоды, когда человек не ел, или во время, когда требуется больше сахара, например во время физических упражнений.

Глюкагон действует для увеличения уровня глюкозы и жирных кислот в крови. Это также приводит к тому, что печень разрушается и превращает гликоген в глюкозу в процессе, называемом гликогенолизом. В результате уровень глюкозы в крови будет возрастать.

Если глюкоза ниже нормы, что делать?

Глюкоза попадает в клетки с помощью специальных белков-транспортеров (GLUT). В разных клетках локализуются многочисленные GLUT. В мембранах клеток скелетных и сердечных мышц, жировой ткани, лейкоцитов, коркового слоя почек работают инсулинзависимые транспортеры – GLUT4.

Транспортеры инсулина в мембранах клеток ЦНС, печени нсулиннезависимы, поэтому обеспечение клеток этих тканей глюкозой зависит только от ее концентрации в крови. В клетки почек, кишечника, эритроцитов глюкоза попадает вообще без переносчиков, путем пассивной диффузии.

Таким образом, инсулин необходим для попадания глюкозы в клетки жировой ткани, скелетных мышц и сердечных мышц. При недостатке инсулина в клетки этих тканей попадет лишь небольшое количество глюкозы, недостаточное для обеспечения их метаболических потребностей, даже в условиях высокой концентрации глюкозы в крови (гипергликемии).

Инсулин стимулирует утилизацию глюкозы, включая несколько механизмов.

  1. Повышает активность гликогенсинтазы в клетках печени, стимулируя синтез гликогена из остатков глюкозы.
  2. Повышает активность глюкокиназы в печени, стимулируя фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата, который «запирает» глюкозу в клетке, т. к. не способен проходить через мембрану из клетки в межклеточное пространство.
  3. Ингибирует фосфатазу печени, катализирующую обратное превращение глюкозо-6-фосфата в свободную глюкозу.

Все перечисленные процессы обеспечивают поглощение глюкозы клетками периферических тканей и снижение ее синтеза, что приводит к снижению концентрации глюкозы в крови. Кроме того, усиление утилизации глюкозы клетками сохраняет запасы других внутриклеточных энергетических субстратов – жиров и белков.

Инсулин стимулирует как транспорт свободных аминокислот в клетки, так и синтез белка в них. Синтез белка стимулируется двумя путями:

  • за счет активации мРНК,
  • за счет увеличения поступления аминокислот в клетку.

Гормоны инсулин и глюкагон соотношение в крови

Кроме того, как было сказано выше, усиление использования клеткой глюкозы в качестве энергетического субстрата, замедляет распад в ней белка, что приводит к увеличению белковых запасов. За счет такого эффекта инсулин участвует в регуляции процессов развития и роста организма.

Мембранные и внутриклеточные эффекты инсулина приводят к увеличению запасов жира в жировой ткани и печени.

  1. Инсулин обеспечивает проникновение глюкозы в клетки жировой ткани и стимулирует ее окисление в них.
  2. Стимулирует образование липопротеиновой липазы в эндотелиальных клетках. Этот вид липазы ферментирует гидролиз триацилглицеролов, связанных с липопротеинами крови, и обеспечивает поступление полученных жирных кислот в клетки жировой ткани.
  3. Ингибирует внутриклеточную липопротеиновую липазу, таким образом, тормозя липолиз в клетках.
Предлагаем ознакомиться:  Липидный анализ крови - Про холестерин

Эндокринную функцию поджелудочной железы выполняют небольшие группы клеток, известные под названием островки Лангеранса. Они состоят из пяти типов клеток, каждый из которых секретирует определенный гормон, а именно:

  • альфа-клетки отвечают за секрецию гормона глюкагона;
  • бета-клетки секретируют инсулин;
  • дельта-клетки секретируют соматостатин;
  • РР-клетки (ПП-клетки) секретируют панкреатический полипептид;
  • эпсилон-клетки вырабатывают грелин.

Эти гормоны попадают в кровоток через капилляры, расположенные возле островков Лангеранса, и только инсулин и глюкагон непосредственно задействованы в процессе сжигания и хранения жиров.

До приезда врача можно повысить содержание глюкозы употреблением некоторых продуктов. Неплохо съесть 50 г меда, который содержит фруктозу, глюкозу и сахарозу естественного происхождения. Ведь вредна только искусственная фруктоза.

Поможет восстановить силы чай с вареньем. После сильных перегрузок или нервного стресса полезно плотно поесть калорийными продуктами. В их список входят морепродукты, орехи, яблоки, сыры, тыквенные семечки, растительные масла. Пользу принесет отдых в проветренной комнате и крепкий сон.

Глюкагон – это полипептидный гормон, состоящий из 29 аминокислот. Вырабатывается глюкагон альфа – клетками островкового аппарата. Можно выделить следующие функции глюкагона:

  • повышает уровень глюкозы в крови (основная функция гормона).

В печени глюкоза запасается в форме гликогена. При голодании или долгой физической нагрузке глюкагон запускает каскад реакций, связываясь с рецепторами печени, и приводит к расщеплению гликогена. Глюкоза высвобождается и поступает в кровь, восполняя потребности организма в энергии.

  • активирует новообразование глюкозы в печени из неуглеводных компонентов при ее недостатке;
  • тормозит использование глюкозы;
  • способствует расщеплению жировых запасов организма. Поэтому, когда вырабатывается глюкагон, повышается содержание жирных кислот в крови;
  • активирует образование кетоновых тел (специальные вещества, которые при расщеплении обеспечивают организм энергией в условиях дефицита других источников, т.е. когда отсутствует глюкоза);
  • стимулирует секрецию инсулина для того, чтобы предотвратить переизбыток глюкозы в крови;
  • поднимает артериальное давления за счет увеличения частоты и силы сокращений сердца;
  • обеспечивает выживание организма в экстремальных условиях путем увеличения в крови потенциальных источников энергии (глюкозы, жирных кислот, кетоновых тел), которые могут захватываться органами и использоваться для работы;
  • стимулирует выработку катехоламинов мозговым слоем надпочечников;
  • в сверхфизиологических концентрациях расслабляет мускулатуру гладкомышечных органов (спазмолитическое действие);
  • действию глюкагона помогают адреналин и кортизол, которые так же оказывают гипергликемический эффект.

Диабет — это болезнь, в которой есть проблемы, связанные с инсулином. При сахарном диабете 1-го типа инсулин не выделяется, а при диабете типа 2 — инсулин, но клетки больше не реагируют на инсулин. Диабетикам, возможно, придется принимать инъекции инсулина, чтобы компенсировать отсутствие инсулина.

Наличие опухоли в альфа-клетках поджелудочной железы может привести к образованию слишком большого количества глюкагона. Цирроз печени может также приводить к высоким уровням глюкагона (гиперглюгонизм).

Функции глюкагона

Глюкагон оказывает влияние на углеводный, белковый и жировой обмен. Можно сказать, что глюкагон – антагонист инсулина по оказываемым эффектам. Главным результатом работы глюкагона является повышение концентрации глюкозы в крови.

1. Роль глюкагона в обмене углеводов.

Гормоны инсулин и глюкагон соотношение в крови

Обеспечивает синтез глюкозы путем:

  • усиления гликогенолиза (расщепления гликогена до глюкозы) в печени,
  • усиления глюконеогенеза (синтеза глюкозы из неуглеводистых предшественников) в печени.

2. Роль глюкагона в обмене белков.

Гормон стимулирует транспорт глюкагонных аминокислот в печень, что способствует в клетках печени:

  • синтезу белков,
  • синтезу глюкозы из аминокислот – глюконеогенезу.

3. Роль глюкагона в жировом обмене.

Предлагаем ознакомиться:  Норма сахара в крови утром натощак из пальца

Гормон активирует в жировой ткани липазу, в результате в крови повышается уровень жирных кислот и глицерина. Это в конечном итоге опять же приводит к повышению концентрации глюкозы в крови:

  • глицерин как неуглеводистый предшественник включается в процесс глюконеогенеза – синтез глюкозы;
  • жирные кислоты превращаются в кетоновые тела, которые используются в качестве энергетических субстратов, что сохраняет запасы глюкозы.

Инсулин и глюкагон – роль гормонов поджелудочной железы в похудении

Возраст (лет) Нижний предел значения (пг/мл) Верхний предел значения (пг/мл)
4-14 148
Старше 14 20 100

Отклонение от нормы объема гормона может свидетельствовать о патологии. В том числе, при определении пониженного количества вещества возможны:

  • тяжелое кистозно-фиброзное поражение желез внутренней секреции и органов дыхания;
  • хроническое воспаление поджелудочной железы;
  • понижение уровня глюкагона бывает после операций по удалению поджелудочной.

Функциями глюкагона является устранение некоторых из вышеописанных патологий. Повышенное содержание вещества указывает на одну из ситуаций:

  • повышение глюкозы в связи с заболеванием сахарным диабетом 1-ого типа;
  • опухолевое поражение поджелудочной железы;
  • острое воспаление поджелудочной;
  • цирроз печени (перерождение клеток в опухолевую ткань);
  • чрезмерное продуцирование глюкокортикоидов в связи с генерированием их опухолевыми клетками;
  • недостаточность почек в хронической форме;
  • чрезмерная физическая нагрузка;
  • психологический стресс.

Инсулин и глюкагон неразрывно связаны между собой. Их задача – регулировать концентрацию глюкозы в крови. Глюкагон обеспечивает ее повышение, инсулин – понижение. Они выполняют противоположную работу.

Если нарушается синтез одного из этих гормонов, другой начинает работать некорректно. Например, при сахарном диабете уровень инсулина в крови низкий, ингибиторное действие инсулина на глюкагон ослаблено, в результате уровень глюкагона в крове слишком высокий, что приводит к постоянному повышению уровня глюкозы в крови, чем и характеризуется данная патология.

К неправильной выработке гормонов, некорректному их соотношению приводят погрешности в питании. Злоупотребление белковой пищей стимулирует избыточное выделение глюкагона, простыми углеводами – инсулина. Появление дисбаланса в уровне инсулина и глюкагона приводят к развитию патологий.

Разница между инсулином и глюкагоном

  1. Определение

Инсулин — это гормон, выделяемый бета-клетками островков Лангерганса в ответ на высокий уровень сахара в крови. Для сравнения, глюкагон представляет собой гормон, секретируемый альфа-клетками островков Лангерганса в ответ на низкий уровень сахара в крови.

Инсулин состоит из 51 аминокислоты, образованной из цепи A и B, которая связана вместе, тогда как глюкагон состоит из 29 аминокислот.

  1. Прекурсорная молекула

Инсулин образуется из предшественника проинсулина, тогда как глюкагон образуется из молекулы предшественника проглюкагона.

Инсулин секретируется чаще всего в ответ на высокий уровень сахара в крови, но также при наличии определенных кетокислот, жирных кислот и аминокислот. Глюкагон секретируется в ответ на низкий уровень сахара в крови и в ответ на физические упражнения, адреналин и ацетилхолин.

  1. Последствия

Инсулин влияет на снижение уровня сахара в крови и жирных кислот. Это стимулирует поглощение сахаров в печени и превращение глюкозы в гликоген. Для сравнения, глюкагон влияет на повышение уровня сахара в крови и жирных кислот. Это увеличивает распад гликогена с образованием глюкозы.

  1. аномалии

Диабет типа 1 и тип 2 могут вызывать слишком мало инсулина, который может быть вызван, или может быть уменьшен ответ на инсулин. Рак поджелудочной железы альфа-клеток или цирроз печени могут вызывать слишком много глюкагона.