Глюкагонът и инсулинът са хормони на панкреаса. Функцията на всички хормони е регулирането на метаболизма в тялото. Основната функция на инсулина и глюкагона е да осигурят на организма енергийни субстрати след хранене и по време на гладуване. След хранене е необходимо да се гарантира, че глюкозата влиза в клетките и съхранява излишъка си. По време на периода на гладуване извличайте глюкозата от резервите (гликоген) или синтезирайте нея или други енергийни субстрати.
Разпространено е мнението, че инсулинът и глюкагонът разграждат въглехидратите. Това не е вярно. Ензимите осигуряват разграждането на веществата. Хормоните регулират тези процеси.
Синтез на глюкагон и инсулин
Хормоните се произвеждат в жлезите с вътрешна секреция. Инсулин и глюкагон - в панкреаса: инсулин в β-клетките, глюкагон - в α-клетките на островчетата на Лангерханс. И двата хормона са протеинови по природа и се синтезират от прекурсори. Инсулинът и глюкагонът се отделят в противоположни състояния: инсулин при хипергликемия, глюкагон при хипогликемия. Полуживотът на инсулина е 3-4 минути, неговата постоянна варираща секреция поддържа нивото на глюкозата в кръвта в тесенв рамките.
Ефекти на инсулин
Инсулинът регулира метаболизма, предимно концентрацията на глюкоза. Влияе върху мембранните и вътреклетъчните процеси.
Мембранни ефекти на инсулина:
- стимулира транспортирането на глюкоза и редица други монозахариди,
- стимулира транспорта на аминокиселини (главно аргинин),
- стимулира транспортирането на мастни киселини,
- стимулира усвояването на калиеви и магнезиеви йони от клетката.
Инсулинът има вътреклетъчни ефекти:
- стимулира синтеза на ДНК и РНК,
- стимулира протеиновия синтез,
- увеличава стимулирането на ензима гликоген синтаза (осигурява синтеза на гликоген от глюкоза - гликогенеза),
- стимулира глюкокиназа (ензим, който насърчава превръщането на глюкозата в гликоген в условия на нейния излишък),
- инхибира глюкозо-6-фосфатазата (ензим, който катализира превръщането на глюкозо-6-фосфат в свободна глюкоза и по този начин повишава кръвната захар),
- стимулира липогенезата,
- инхибира липолизата (поради инхибиране на синтеза на cAMP),
- стимулира синтеза на мастни киселини,
- активира Na+/K+-ATP-ase.
Ролята на инсулина в транспортирането на глюкоза в клетките
Глюкозата влиза в клетките с помощта на специални транспортни протеини (GLUT). Множество GLUTs са локализирани в различни клетки. В клетъчните мембрани на скелетните и сърдечните мускули, мастната тъкан, левкоцитите и кортикалния слой на бъбрецитеработят инсулинозависими транспортери - GLUT4. Инсулиновите транспортери в мембраните на ЦНС и чернодробните клетки са независими от инсулина, поради което снабдяването на клетките на тези тъкани с глюкоза зависи само от нейната концентрация в кръвта. В клетките на бъбреците, червата, еритроцитите глюкозата навлиза изобщо без носители, чрез пасивна дифузия. По този начин инсулинът е необходим за навлизането на глюкоза в клетките на мастната тъкан, скелетните мускули и сърдечния мускул. При липса на инсулин, само малко количество глюкоза ще влезе в клетките на тези тъкани, недостатъчно за задоволяване на метаболитните им нужди, дори при условия на висока концентрация на глюкоза в кръвта (хипергликемия).
Ролята на инсулина в метаболизма на глюкозата
Инсулинът стимулира усвояването на глюкозата чрез няколко механизма.
- Увеличава активността на гликоген синтазата в чернодробните клетки, стимулирайки синтеза на гликоген от глюкозните остатъци.
- Повишава активността на глюкокиназата в черния дроб, като стимулира фосфорилирането на глюкозата с образуването на глюкозо-6-фосфат, който "заключва" глюкозата в клетката, тъй като не е в състояние да премине през мембраната от клетка към извънклетъчното пространство.
- Инхибира чернодробната фосфатаза, която катализира обратното превръщане на глюкозо-6-фосфат в свободна глюкоза.
Всички горепосочени процеси осигуряват усвояването на глюкозата от клетките на периферните тъкани и намаляват нейния синтез, което води до намаляване на концентрацията на глюкоза в кръвта. Освен това повишеното използване на глюкоза от клетките запазва запасите от други вътреклетъчни енергийни субстрати – мазнини и протеини.
Ролята на инсулина в протеиновия метаболизъм
Инсулинът стимулира както транспортирането на свободни аминокиселини в клетките, така и протеиновия синтез в тях. Протеиновият синтез се стимулира по два начина:
- поради активиране на иРНК,
- чрез увеличаване на доставката на аминокиселини в клетката.
В допълнение, както беше споменато по-горе, увеличеното използване на глюкоза като енергиен субстрат от клетката забавя разграждането на протеина в нея, което води до увеличаване на протеиновите резерви. Благодарение на този ефект инсулинът участва в регулирането на развитието и растежа на тялото.
Ролята на инсулина в метаболизма на мазнините
Мембраните и вътреклетъчните ефекти на инсулина водят до увеличаване на мастните запаси в мастната тъкан и черния дроб.
- Инсулинът осигурява проникването на глюкозата в клетките на мастната тъкан и стимулира нейното окисляване в тях.
- Стимулира образуването на липопротеин липаза в ендотелните клетки. Този тип липаза ферментира хидролизата на триацилглицероли, свързани с кръвните липопротеини и осигурява потока на получените мастни киселини в клетките на мастната тъкан.
- Инхибира вътреклетъчната липопротеинова липаза, като по този начин инхибира липолизата в клетките.
Глюкагон функции
Глюкагонът влияе върху метаболизма на въглехидратите, протеините и мазнините. Може да се каже, че глюкагонът е инсулинов антагонист по отношение на своите ефекти. Основният резултат от работата на глюкагона е повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта. Глюкагонът поддържанеобходимото ниво на енергийни субстрати - глюкоза, протеини и мазнини в кръвта по време на периода на гладуване.
1. Ролята на глюкагона във въглехидратния метаболизъм.
Осигурява синтез на глюкоза чрез:
- засилване на гликогенолизата (разграждане на гликоген до глюкоза) в черния дроб,
- повишена глюконеогенеза (синтез на глюкоза от не-въглехидратни прекурсори) в черния дроб.
2. Ролята на глюкагона в протеиновия метаболизъм.
Хормонът стимулира транспортирането на глюкагоновите аминокиселини до черния дроб, което допринася за чернодробните клетки:
- протеинов синтез,
- синтез на глюкоза от аминокиселини – глюконеогенеза.
3. Ролята на глюкагона в метаболизма на мазнините.
Хормонът активира липазата в мастната тъкан, в резултат на което нивото на мастни киселини и глицерол в кръвта се повишава. Това в крайна сметка отново води до повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта:
- глицеролът като невъглехидратен прекурсор се включва в процеса на глюконеогенезата - синтез на глюкоза;
- мастните киселини се превръщат в кетонни тела, които се използват като енергийни субстрати, запазвайки запасите от глюкоза.
Връзката на хормоните
Инсулинът и глюкагонът са неразривно свързани. Тяхната задача е да регулират концентрацията на глюкоза в кръвта. Глюкагонът осигурява неговото увеличение, инсулинът - намаляване. Те вършат обратната работа. Стимулът за производството на инсулин е повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта, глюкагон - намаляване. В допълнение, производството на инсулин инхибира секрецията на глюкагон.
Ако синтезът на един от тези хормони е нарушен, другият започва да работи неправилно. Например, при захарен диабет нивото на инсулин в кръвта е ниско, инхибиторният ефект на инсулина върху глюкагона е отслабен, в резултат на това нивото на глюкагон в кръвта е твърде високо, което води до постоянно повишаване на кръвта глюкоза, която характеризира тази патология.
Неправилно производство на хормони, неправилното им съотношение води до грешки в храненето. Злоупотребата с протеинови храни стимулира излишната секреция на глюкагон, прости въглехидрати - инсулин. Появата на дисбаланс в нивото на инсулин и глюкагон води до развитие на патологии.
