Gliukagonas ir insulinas yra kasos hormonai. Visų hormonų funkcija yra medžiagų apykaitos reguliavimas organizme. Pagrindinė insulino ir gliukagono funkcija – aprūpinti organizmą energijos substratais po valgio ir nevalgius. Pavalgius būtina užtikrinti, kad gliukozė patektų į ląsteles ir sukauptų jos perteklių. Pasninko laikotarpiu ištraukite gliukozę iš atsargų (glikogeno) arba sintezuokite ją ar kitus energetinius substratus.
Plačiai manoma, kad insulinas ir gliukagonas skaido angliavandenius. Tai netiesa. Fermentai užtikrina medžiagų skaidymą. Hormonai reguliuoja šiuos procesus.
Gliukagono ir insulino sintezė
Hormonai gaminami endokrininėse liaukose. Insulinas ir gliukagonas – kasoje: insulinas β ląstelėse, gliukagonas – Langerhanso salelių α ląstelėse. Abu hormonai yra b altyminiai ir yra sintetinami iš pirmtakų. Insulinas ir gliukagonas išsiskiria priešingomis būsenomis: insulinas hiperglikemija, gliukagonas hipoglikemija. Insulino pusinės eliminacijos laikas yra 3-4 minutės, nuolat kintanti jo sekrecija palaiko gliukozės kiekį kraujyje siaurai.per.
Insulino poveikis
Insulinas reguliuoja medžiagų apykaitą, pirmiausia gliukozės koncentraciją. Tai veikia membraninius ir tarpląstelinius procesus.
Insulino poveikis membranai:
- stimuliuoja gliukozės ir daugelio kitų monosacharidų transportavimą,
- stimuliuoja aminorūgščių (daugiausia arginino) transportavimą,
- stimuliuoja riebalų rūgščių transportavimą,
- stimuliuoja kalio ir magnio jonų įsisavinimą ląstelėje.
Insulinas turi intraląstelinį poveikį:
- stimuliuoja DNR ir RNR sintezę,
- stimuliuoja b altymų sintezę,
- padidina fermento glikogeno sintazės stimuliaciją (užtikrina glikogeno sintezę iš gliukozės – glikogenezę),
- stimuliuoja gliukokinazę (fermentą, skatinantį gliukozės pavertimą glikogenu jos pertekliaus sąlygomis),
- slopina gliukozės-6-fosfatazę (fermentą, kuris katalizuoja gliukozės-6-fosfato pavertimą laisva gliukoze ir taip padidina cukraus kiekį kraujyje),
- stimuliuoja lipogenezę,
- slopina lipolizę (dėl cAMP sintezės slopinimo),
- stimuliuoja riebalų rūgščių sintezę,
- aktyvina Na+/K+-ATP-ase.
Insulino vaidmuo pernešant gliukozę į ląsteles
Gliukozė į ląsteles patenka specialių transporterių b altymų (GLUT) pagalba. Daugybė GLUT yra lokalizuoti skirtingose ląstelėse. Skeleto ir širdies raumenų ląstelių membranose, riebaliniame audinyje, leukocituose ir inkstų žievės sluoksnyjedirba nuo insulino priklausomi transporteriai - GLUT4. Insulino transporteriai CNS ir kepenų ląstelių membranose yra nepriklausomi nuo nsulino, todėl šių audinių ląstelių aprūpinimas gliukoze priklauso tik nuo jos koncentracijos kraujyje. Į inkstų, žarnyno, eritrocitų ląsteles gliukozė patenka visai be nešėjų, pasyvios difuzijos būdu. Taigi insulinas yra būtinas gliukozei patekti į riebalinio audinio, griaučių raumenų ir širdies raumens ląsteles. Trūkstant insulino, į šių audinių ląsteles pateks tik nedidelis gliukozės kiekis, kurio nepakaks jų medžiagų apykaitos poreikiams patenkinti, net esant didelei gliukozės koncentracijai kraujyje (hiperglikemijai).
Insulino vaidmuo gliukozės metabolizme
Insulinas skatina gliukozės panaudojimą keliais mechanizmais.
- Padidina glikogeno sintazės aktyvumą kepenų ląstelėse, skatina glikogeno sintezę iš gliukozės likučių.
- Padidina gliukokinazės aktyvumą kepenyse, skatina gliukozės fosforilinimą, susidarant gliukozės-6-fosfatui, kuris „užrakina“gliukozę ląstelėje, nes ji negali prasiskverbti pro membraną iš ląstelę į ekstraląstelinę erdvę.
- Slopina kepenų fosfatazę, kuri katalizuoja atvirkštinį gliukozės-6-fosfato pavertimą laisva gliukoze.
Visi aukščiau išvardinti procesai užtikrina gliukozės pasisavinimą periferinių audinių ląstelėse ir mažina jos sintezę, dėl to sumažėja gliukozės koncentracija kraujyje. Be to, padidinus ląstelių panaudojimą gliukozei išsaugomos kitų viduląstelinių energijos substratų – riebalų ir b altymų – atsargos.
Insulino vaidmuo b altymų apykaitoje
Insulinas skatina tiek laisvųjų aminorūgščių transportavimą į ląsteles, tiek b altymų sintezę jose. B altymų sintezė skatinama dviem būdais:
- dėl mRNR aktyvacijos,
- padidinant aminorūgščių tiekimą į ląstelę.
Be to, kaip minėta aukščiau, ląstelėje dažniau naudojant gliukozę kaip energijos substratą sulėtėja b altymų skilimas joje, todėl padidėja b altymų atsargos. Dėl šio poveikio insulinas dalyvauja reguliuojant organizmo vystymąsi ir augimą.
Insulino vaidmuo riebalų apykaitoje
Dėl insulino membranos ir intraląstelinio poveikio padidėja riebalų atsargos riebaliniame audinyje ir kepenyse.
- Insulinas užtikrina gliukozės prasiskverbimą į riebalinio audinio ląsteles ir skatina jos oksidaciją.
- Stimuliuoja lipoproteinų lipazės susidarymą endotelio ląstelėse. Šio tipo lipazė fermentuoja triacilglicerolių, susijusių su kraujo lipoproteinais, hidrolizę ir užtikrina susidariusių riebalų rūgščių patekimą į riebalinio audinio ląsteles.
- Slopina tarpląstelinę lipoproteinų lipazę, taip slopindama lipolizę ląstelėse.
Gliukagono funkcijos
Gliukagonas veikia angliavandenių, b altymų ir riebalų apykaitą. Galima sakyti, kad gliukagonas pagal savo poveikį yra insulino antagonistas. Pagrindinis gliukagono darbo rezultatas yra gliukozės koncentracijos kraujyje padidėjimas. Būtent gliukagonas palaikoreikalingas energetinių substratų – gliukozės, b altymų ir riebalų kiekis kraujyje nevalgius.
1. Gliukagono vaidmuo angliavandenių apykaitoje.
Suteikia gliukozės sintezę:
- glikogenolizės (glikogeno skaidymo į gliukozę) gerinimas kepenyse,
- padidėjusi gliukoneogenezė (gliukozės sintezė iš ne angliavandenių pirmtakų) kepenyse.
2. Gliukagono vaidmuo b altymų metabolizme.
Hormonas skatina gliukagono aminorūgščių transportavimą į kepenis, o tai prisideda prie kepenų ląstelių:
- b altymų sintezė,
- gliukozės sintezė iš aminorūgščių – gliukoneogenezė.
3. Gliukagono vaidmuo riebalų apykaitoje.
Hormonas aktyvina lipazę riebaliniame audinyje, todėl kraujyje pakyla riebalų rūgščių ir glicerolio kiekis. Tai galiausiai vėl padidina gliukozės koncentraciją kraujyje:
- glicerolis, kaip ne angliavandenių pirmtakas, yra įtrauktas į gliukoneogenezės – gliukozės sintezės – procesą;
- riebalų rūgštys paverčiamos ketoniniais kūnais, kurie naudojami kaip energijos substratai, taupant gliukozės atsargas.
Hormonų ryšys
Insulinas ir gliukagonas yra neatsiejamai susiję. Jų užduotis – reguliuoti gliukozės koncentraciją kraujyje. Gliukagonas suteikia jo padidėjimą, insulinas - sumažėjimą. Jie atlieka priešingą darbą. Insulino gamybos stimulas yra gliukozės koncentracijos kraujyje padidėjimas, gliukagono – sumažėjimas. Be to, insulino gamyba slopina gliukagono sekreciją.
Jei vieno iš šių hormonų sintezė sutrinka, kitas pradeda veikti netinkamai. Pavyzdžiui, sergant cukriniu diabetu, insulino kiekis kraujyje yra mažas, slopinamasis insulino poveikis gliukagonui susilpnėja, todėl gliukagono kiekis kraujyje yra per didelis, todėl nuolat didėja kraujo kiekis. gliukozė, kuri apibūdina šią patologiją.
Neteisinga hormonų gamyba, netinkamas jų santykis lemia mitybos klaidas. Piktnaudžiavimas b altyminiu maistu skatina perteklinę gliukagono, paprastųjų angliavandenių – insulino sekreciją. Dėl insulino ir gliukagono lygio disbalanso atsiranda patologijų.
