Что такое глюкагон: функции (роль) гормона поджелудочной железы, секреция (синтез), действие

Еще до того как был открыт инсулин были найдены различные группы клеток в островках поджелудочной железы.

Сам гормон глюкагон открыли Мерлин и Кимбалл в 1923 году, но этим открытием в то время мало кто заинтересовался, и только через 40 лет стало понятно, что этот гормон играет важнейшую физиологическую роль в осуществлении обмена кетоновых тел и глюкозы.

При этом его роль, как лекарственного препарата в настоящее время незначительна.

Химические свойства

Глюкагон является одноцепочным полипептидом, включающим 29 остатков аминокислот. Обнаружена значительная гомология между глюкагоном и иными гормонами полипептидной природы, такими как

1. секретин,
2. гасроингибирующий пептид,
3. ВИП.

Последовательность аминокислот данного гормона схожа у многих млекопитающих и одинакова у свиньи, человека, крысы и коровы он является гормоном поджелудочной железы.

До сих пор не выяснена физиологическая функция и роль пептидов – предшественников глюкагона. Но есть предположение, основанное на сложной регуляции процессинга препроглюкагона, что все они имеют особенные функции.

В клетках островков поджелудочной железы есть секреторные гранулы, в которых различают центральное ядро, состоящее из глюкагона, и наружный ободок из глицентина. L-клетки, расположенные в кишечнике, содержат гранулы, состоящие только из глицентина.

Скорее всего, в этих клетках поджелудочной железы отсутствует фермент, превращающий глицентин в глюкагон.

Оксинтомодулин стимулирует аденилатциклазу за счет связывания с рецепторами глюкагона, находящимися на гепатоцитах. Активность данного пептида равна около 20% от таковой глюкагона.

Глюкагоноподобный белок первого типа очень сильно активирует выделение инсулина, но при этом практически никак не влияет на гепатоциты.

Глицентин, глюкагоноподобные пептиды и оксинтомодулин обнаруживаются в основном в кишечнике. После удаления поджелудочной железы секреция глюкагога продолжается.

Регуляция секреции

Секреция глюкагона, и его синтез действие, за которое отвечает глюкоза пищи, а также инсулин, жирные кислоты и аминокислоты. Глюкоза является мощнейшим ингибитором образования глюкагона.

Более сильное влияние на секрецию и синтез этого гормона она оказывает при приеме внутрь, чем при внутривенном пути введения, это указывает и ее инструкция по применению.

Таким же образом глюкоза действует и на выделение инсулина. Скорее всего, данный эффект связан с действием пищеварительных гормонов и утрачивается при плохо компенсированном сахарном диабете (инсулинозависимом) или отсутствии его лечения.

Нет его и в культуре а-клеток. То есть можно сделать вывод, что влияние глюкозы на а-клетки, в какой-то степени, зависит от активации ею выделения инсулина. Секрецию и уровеньглюкагона также тормозят свободные жирные кислоты, соматостатин и кетоновые тела.

Большинство аминокислот усиливает секрецию как инсулина, так и действие глюкагона. Именно поэтому после употребления пищи, состоящей только из белков, у человека не начинается гипогликемия, опосредованная инсулином и все функции поджелудочной железы продолжают нормально работать.

Как и глюкоза, больший эффект аминокислоты оказывают при пероральном приеме, чем при инъекционном введении. То есть их эффект частично связан с пищеварительными гормонами. Кроме того, выделение глюкагона контролируется вегетативной нервной системой.

Секреция и синтез этого гормона усиливается при раздражении симпатических нервных волокон, отвечающих за иннервацию островков поджелудочной железы, а также при введении симпатомиметиков и адреностимуляторов.

Метаболизм и синтез глюкагона основаны на следующих принципах:

• Глюкагон подвергается быстрому разрушению в печени, плазме и почках, а также в некоторых тканях-мишенях.
• Его период полувыведения в плазме равен всего 3-6 минутам.
• Гормон утрачивает биологическую активность при отщеплении протеазами N-концевого остатка гистидина.

Механизм действия

Глюкагон соединяется с особым рецептором, расположенным на мембране клеток-мишеней. Этот рецептор является гликопротеидом с определенной молекулярной массой.

Полностью его структуру расшифровать пока не удалось, но известно, что он связан с Gj-белком, активирующим аденилатциклазу, и влияющую на его синтез.

Основной эффект глюкагона на гепатоциты происходит через циклическую АМФ. За счет модификации N-концевого участка молекулы глюкагона происходит его превращение в частичный агонист.

При сохранении сродства к рецептору, в значительной мере утрачивается его способность активировать аденилатциклазу. Такое поведение характерно для дез-Гис -[Глу9]-глюкагонамида и [Фен]-глюкагона.

Данный фермент определяет внутриклеточную концентрацию фруктозо-2,6-дифосфата, который оказывает влияние на гликогенолиз и глюконеогенез.

Если уровень глюкагона высокий и синтез проходит быстро, то при малом количестве инсулина происходит фосфорилирование 6-фосфофрукто-2-киназа/фруктозо-2,6-дифосфатазы и она начинает работать как фосфотаза.

При этом количество фруктозо-2,6-дифосфата в печени уменьшается. При высокой концентрации инсулина и малом количестве глюкагона начинается дефосфорилирование фермента, и он функционирует как киназа, увеличивая уровень фруктозо-2,6-дифосфата.

Это соединение приводит к активации фосфофруктокиназы – это фермент, ускоряющий лимитирующую реакцию гликолиза.

Таким образом, при высокой концентрации глюкагона происходит торможение гликолиза и усиление глюконеогенеза, а при большом содержании инсулина гликолиз активируется. Кетогенез и глюконеогенез подавляются.

Применение

Глюкагон, как и его синтез, предназначается для купирования тяжелых приступов гипогликемии при невозможности провести внутривенное вливание глюкозы. Инструкция по применению гормона достаточно четко все расписывает

Это обычно возникает у больных сахарным диабетом. Также этот гормон используется при лучевой диагностике для подавления моторики пищеварительного тракта. В данном случае, применению гормона есть альтернативы.

Глюкагон, применяемый в медицине, выделяют из поджелудочной железы свиней или коров. Это связано с тем, что аминокислоты глюкагона у этих животных расположены в одинаковом порядке. При гипогликемии гормон вводят внутримышечно, внутривенно или подкожно в количестве 1 мг

В экстренных случаях лучше использовать глюкагон и два первых пути введения. Через 10 минут наступает улучшение, что позволяет минимизировать риск заболеваний ЦНС.

Гипергликемия под действием глюкагона кратковременна, а может и вообще не наступить, если запасов гликогена в печени недостаточно. После нормализации состояния больному необходимо что-нибудь съесть или сделать инъекцию глюкозы, чтобы предотвратить повторный приступ гипогликемии. Наиболее частые побочные реакции на глюкагон – рвота и тошнота.

1. Данный гормон назначается перед проведением рентгеноконтрастного исследования отделов желудочно-кишечного тракта, перед МРТ и ретроградной идеографией для расслабления мускулатуры кишечника и желудка и улучшения их функции.
2. Глюкагон применяется для купирования спазмов при заболеваниях желчных путей и сфинктера Одди или при остром дивертикулите.
3. Как вспомогательный элемент при удалении камней из желчного пузыря с использованием петли Дормиа, а также при инвагинации кишечника и обструктивных процессах в пищеводе и улучшения их функции.
4. Секреция глюкагона применяется как средство экспериментальной диагностики при феохромоцитоме, так как он активирует выброс катехоламинов клетками этой опухоли.
5. Этот гормон применяется для лечения шока, так как оказывает инотропный эффект на сердце. Он эффективен у больных, принимающих бета-адреноблокаторы, потому что адреностимуляторы в таких случаях не действуют.