Функции инсулина и глюкагона
Основными гормонами поджелудочной железы являются инсулин и глюкагон. Механизм действия этих биологически активных веществ направлен на поддержание сахарного равновесия в крови.
Для нормальной жизнедеятельности организма важно поддерживать концентрацию глюкозы(сахара) на постоянном уровне. С каждым приемом пищи, при воздействии на организм внешних факторов показатели сахара изменяются.
Инсулин снижает концентрацию глюкозы транспортируя ее в клетки, а также частично превращая ее в гликоген. Это вещество откладывается в печени и мышцах про запас. Объемы гликогенового депо ограничены, а избыточное количество сахара(глюкоза) частично превращается в жир.
Задача глюкагона превратить гликоген в глюкозу, если ее показатели ниже нормы. Еще одно название этого вещества – «гормон голода».
Роль глюкагона в организме, механизм действия
Головной мозг, кишечник, почки, печень – основные потребители глюкозы. Например, центральная нервная система потребляет 4 грамма глюкозы за 1 час. Поэтому очень важно постоянно поддерживать ее нормальный уровень.
Гликоген — вещество, которое храниться в основном в печени, это запас около 200 грамм. При недостатки глюкозы или когда требуется дополнительная энергия (физические нагрузки, бег) гликоген распадается, насыщая кровь глюкозой.
Данного хранилища хватает на приблизительно 40 минут. Потому в спорте часто говорят, что жир сгорает только после получасовой тренировки, когда вся энергия в виде глюкозы и гликогена израсходована.
Поджелудочная железа относится к железам смешанной секреции – она вырабатывает кишечный сок, который выделяется в 12-перстную кишку и секретирует несколько гормонов, поэтому ее ткань анатомически и функционально дифференцирована. В островках Лангерганса альфа-клетками осуществляется синтез глюкагона. Вещество может синтезироваться другими клетками органов желудочно-кишечного тракта.
Запускают секрецию гормона сразу несколько факторов:
- Снижение концентрации глюкозы до критически низких показателей.
- Уровень инсулина.
- Повышение содержания в крови аминокислот (в частности, аланина и аргинина).
- Чрезмерные физические нагрузки (например, во время активных или тяжелых тренировок).
Функции глюкагона связаны с другими важными биохимическими и физиологическими процессами:
- усиление кровообращения в почках;
- поддержание оптимального электролитического баланса за счет увеличения скорости выведения натрия, что улучшает деятельность сердечно-сосудистой системы;
- восстановление ткани печени;
- активизация выхода клеточного инсулина;
- увеличение содержания кальция в клетках.
В стрессовой ситуации, при угрозе жизни и здоровью вместе с адреналином проявляются физиологические эффекты глюкагона. Он активно расщепляет гликоген, повышая тем самым уровень глюкозы, активизирует поступление кислорода, чтобы обеспечить мышцы дополнительной энергией. Для поддержания сахарного равновесия глюкагон активно взаимодействует с кортизолом и соматотропином.
Повышенный уровень
Повышенная секреция глюкагона связана гиперфункцией поджелудочной железы, которую вызывают следующие патологии:
- опухоли в зоне альфа-клеток (глюкагонома);
- острый воспалительный процесс в тканях поджелудочной (панкреатит);
- разрушение клеток печени (цирроз);
- хроническая почечная недостаточность;
- сахарный диабет первого типа;
- синдром Кушинга.
Любые стрессовые ситуации (в том числе, операции, травмы, ожоги), острая гипогликемия (низкая концентрация глюкозы), преобладание в рационе белковой пищи вызывают повышение уровня глюкагона, и функции большинства физиологических систем нарушаются.
Пониженный уровень
Дефицит глюкагона наблюдается после операции по удалению поджелудочной железы (панкреатэктомии). Гормон является своеобразным стимулятором поступления в кровь необходимых веществ и поддержания гомеостаза. Пониженный уровень гормона наблюдается при муковисцидозе (генетической патологии, связанной с поражением желез внешней секреции), панкреатите в хронической форме.
Анализы – норма – как сдавать
| Возраст | Минимальное значение (в пг/мл) | Максимальное значение (в пг/мл) |
| Дети (4-14 лет) | 148 | |
| Взрослые | 20 | 100 |
Состояние, когда глюкагон образуется в избыточном количестве, имеет серьезные последствия. Происходит перенасыщение организма глюкозой, жирными кислотами. Единичные случаи не опасны, но частые увеличения концентрации гормона вызывают тахикардию, гипертонию, другие сердечные патологии. Риск развития злокачественных новообразований – самое серьезное осложнение.
Недостаток глюкагона в течение длительного времени приводит к снижению работоспособности, головокружениям, помутнению сознания, тремору конечностей, судорогам, слабости, тошноте.
Для анализа гормона берут забор венозной крови. Для получения достоверных результатов к нему нужно правильно подготовиться:
- За 10-12 часов до исследования воздержаться от приема пищи.
- Исключить прием инсулина, катехоламинов и других лекарственных средств, который влияют на показатели. Если прием препаратов отменить нельзя, это указывают в направлении на анализ.
- Перед забором крови пациенту необходимо в течение 30 минут полежать и расслабиться.
Фармакологическое действие
В медицине применяют синтетический глюкагон в лечебных целях при тяжелых формах гипогликемии и связанных с ней патологических состояниях. Вещество, подобное глюкагону, применяют для лечения диабета второго типа. В диагностических целях препарат востребован при исследовании органов желудочно-кишечного тракта.
Препараты на основе гормона назначаются врачами. Фармакологическое действие глюкагона направлено на:
- увеличение концентрации глюкозы;
- снятие спазмов мышечной системы;
- изменение количества сердечных сокращений.
Показания к применению медицинского препарата
Действие гормона на концентрацию глюкозы и гликогена используют для лечения различных патологий. Показания к применению медицинского препарата следующие:
- тяжелая гипогликемия, когда глюкозу невозможно ввести с помощью капельницы;
- подавление моторики органов ЖКТ при лучевой диагностике;
- больным с психическими нарушениями в качестве шоковой терапии;
- острый дивертикулит (воспаление кишечника с образование мешкообразных выпячиваний);
- патологии желчевыводящих путей;
- для расслабления гладкой мускулатуры кишечника.
Противопоказания
Препарат глюкагон противопоказан при некоторых заболеваниях:
- гиперчувствительность к компонентам лекарственного средства;
- гипергликемия (высокая концентрация глюкозы в крови);
- инсулинома (доброкачественная, реже злокачественная, опухоль островков Лангерганса поджелудочной железы);
- феохромоцитома (гормонально активное новообразование, которое провоцирует повышенную секрецию катехоламинов).
Глюкагон или «гормон голода» секретирует поджелудочная железа. Он является антагонистом инсулина и принимает активное участие в поддержании сахарного равновесия в крови. Дефицит и недостаток гормона вызывает различные патологии.
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.
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.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Инсулин относится к группе белковых гормонов. В построении его молекулы принимают участие 16 аминокислот и выделяется 51 аминокислотный остаток. Синтезируется гормон в клетках островков Лангерганса, имеющих бета-форму. На синтез влияют протеолитические ферменты поджелудочной железы. Секрет имеет две формы: свободную и связанную. Последняя может оказывать действие в периферических тканях.
Эти же клетки островков Лангерганса синтезируют глюкагон. Он является одноцепочечным полипептидом и включает 29 остатков от 16 аминокислот. Схожий состав молекулы глюкагона имеется у разных млекопитающих.
Оба гормона находятся в тесной связи друг с другом. Только в паре они способны контролировать распределение глюкозы по всему организму, а также доставку питательных веществ в различные ткани в зависимости от энергетических потребностей.
- Функции гормонов
- Виды инсулина
- Сравнительная характеристика действия гормонов
- Важность баланса инсулина и глюкагона
- Видео: Гормоны ожирения и стройности — Инсулин и Глюкагон
Функции гормонов
У инсулина и глюкагона очень важные функции в организме. Их дисбаланс отрицательно скажется на здоровье человека.
Первый воздействует на клеточные мембраны, повышая их проницаемость. Вследствие этого глюкоза может беспрепятственно проникать в клетки. При норме инсулина в организме активизируются ферменты гликолиза, а вслед за этим липидное и белковое производство. Одновременно с этим гормон угнетает те ферменты, которые влияют на распад липидов и гликогена.
Невозможен без инсулина обмен веществ, особенно углеводов. Именно он транспортирует глюкозу в мышечную и жировую ткань, которая в сумме составляет около 70% всей клеточной массы тела человека. Эти инсулинозависимые ткани отвечают за дыхание, движение, кровообращение, получение энергии из пищевых продуктов.
Глюкагон связан с рецепторами, расположенными в мембранах клеток печени. Он активизирует процесс гликолиза. Глюкагон сигнализирует печени об уровне глюкозы в крови. Начинается процесс увеличения глюкозы вследствие расщепления гликогена, либо идёт синтез глюкозы их химических веществ организма.
Глюкагон работает на стимуляцию производства инсулина и не даёт действовать инсулиназе, разрушающей инсулин.
Гормон может повысить артериальное давление, воздействуя на миокард, а также увеличить силу сердечных сокращений и их частоту.
Необходим глюкагон и для улучшения кровоснабжения скелетных мышц.
Виды инсулина
Первоначальная структура молекул инсулина отличается у разных биологических видов, но, тем не менее, сходство есть. Самая близкая по строению инсулиновая молекула свиньи. Несущественная разница определяется остатком только одной аминокислоты.
Когда в организме развивается дисбаланс глюкагона и инсулина и начинается сахарный диабет, больному назначается инсулиновая терапия, в ходе которой применяются различные инсулиновые препараты.
Сегодня разработано несколько видов инсулиновых заменителей:
- Животный. Выделен из поджелудочной железы животного, чаще свиньи или быка.
- Генно-инженерный. Его производят бактерии. Это такие инсулины, как акт рапид, хумулин, протафан, протамин и др.
- Инсулины, укладывающиеся во временные рамки: пролонгированные со средним, длительным и сверхдлительным сроком действия и короткого действия.
- Аналоги человеческого инсулина с ультракоротким и пролонгированным действием. Действие последних основано на медленном высвобождении из подкожной и жировой клетчатки, они наиболее близки базальному виду секреции человеческого инсулина.
У больного сахарным диабетом человека нарушаются разные виды обмена веществ. Особенно страдает углеводный и липидный обмен. Это проявляется в возникновении следующих патологий:
- гипергликемии – резком увеличении сахара в крови;
- кетонемии – увеличении кетоновых тел крови;
- глюкозурии – выведении слишком большого количества глюкозы с мочой;
- падении уровня гликогена в печени.
При введении больному инсулина можно частично нормализовать данные процессы. Это позволит сохранить жизнь больному.
Инсулин — синтез и секреция, виды
Сравнительная характеристика действия гормонов
Гормоны глюкагон и инсулин являются антагонистами по факту влияния на уровень содержания глюкозы в крови. Если первый гормон повышает этот уровень, то второй – наоборот, понижает.
Механизм действия этих гормонов выглядит следующим образом. Рассмотрим действие глюкагона. Активируется он после такого стимула: уровень глюкозы в крови понижается. А- клетки начинают выделять глюкагон в кровь. Кровь попадает в печень, где запускается процесс расщепления гликогена, выделяющий глюкозу в кровь. Уровень глюкозы в крови начинает повышаться, и выделение глюкагона падает.
Как работает инсулин? Стимулом к его активизации будет повышение уровня глюкозы в крови. В-клетки начинают активно выделять инсулин в кровь. Он поступает в клетки тканей, а часть его попадает с кровью в печень, которая отправляет глюкозу в хранилище как гликоген. Эти процессы вызывают понижение уровня глюкозы в крови, и выделение инсулина в кровь прекращается.
Инсулин с глюкагоном являются парой из пяти типов клеток поджелудочной железы. Они влияют на процесс хранения и сжигания жиров и поэтому играют огромную роль в формировании веса человека. Если учесть, что лишний вес является причиной многих заболеваний, то роль данных гормонов трудно переоценить.
Важность баланса инсулина и глюкагона
В результате сложных химических цепочек, которые идут в организме, получается, что инсулин накопляет жир, а глюкагон сжигает его. Если состояние здоровья в норме, то эти два процесса компенсируют друг друга.
Но так бывает не всегда. Есть много причин, влияющих на дисбаланс этих двух гормонов. В первую очередь можно назвать проблемы с лишним весом, недостаточную физическую активность, неправильное питание и т.д. они влияют на правильную работу гормонов, и развиваются различные заболевания.
Дисбаланс гормонов можно выявить по таким признакам:
- навязчивое чувство голода;
- неравномерный уровень сахара в крови с переменным снижением и повышением показателей;
- появление жировых отложений в проблемных частях тела (живот, бёдра, руки, шея и т.д.);
- постоянно меняющееся настроение;
- снижение массы мышц.
Бороться с этими причинами надо, и для этого есть масса простых способов. Надо пересмотреть питание и включить в рацион свежие овощи и фрукты, употреблять цельнозерновой хлеб, не злоупотреблять животными жирами, добавить продукты, богатые растительным белком.
Необходимо включить в режим дня физические нагрузки. Они улучшат настроение и позволят снизить вес.
Эти мероприятия приведут в норму работу поджелудочной железы. А она, в свою очередь, нормализует процессы, протекающие в организме.
Видео: Гормоны ожирения и стройности — Инсулин и Глюкагон
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
