Эффект глюкагона на глюкозу

Определена роль гормона глюкагона в борьбе с сахарным диабетом

Многие пациенты с диагнозом сахарный диабет имеют проблемы не только с уровнем инсулина в крови, но и с выбросом гормона глюкагона. Исследователи из университета Уппсалы (Uppsala University) обнаружили механизм регулирования, который может дать возможность улучшить контроль уровня глюкозы в крови у пациентов с высоким уровнем выброса гормона глюкагона. Результаты данного исследования опубликованы в журнале Diabetologia.

Роль гормона глюкагона при сахарном диабете

Гормон глюкагон, который выделяется из альфа-клеток поджелудочной железы, играет жизненно важную роль в регуляции уровня глюкозы в крови. Высвобождение глюкагона обычно ингибируется, когда концентрация глюкозы в крови увеличивается после приема пищи, и когда концентрация глюкозы в конечном итоге падает, альфа-клетки возобновляют секрецию глюкагона, что, в свою очередь, стимулирует печень к высвобождению глюкозы в кровь. Этот механизм предотвращает опасное снижение уровня глюкозы в крови между приемами пищи и голоданием.

Во многих отношениях глюкагон действует противоположно более известному гормону инсулину, который снижает уровень глюкозы в крови и высвобождается в недостаточном количестве при диабете. Тем не менее, у многих пациентов с диабетом также наблюдается нарушение высвобождения глюкагона. Соответственно, глюкагон вырабатывается после еды, что ухудшает и без того высокий уровень глюкозы в крови пациентов. С другой стороны, происходит недостаточное высвобождение глюкагона, когда уровень глюкозы в крови падает до низкого уровня, что может быть опасным для жизни у пациентов с диабетом, получающих инсулин.

Материалы и методы исследования

Несмотря на основные функции глюкагона, мало что известно о том, как глюкоза в крови контролирует высвобождение гормона. Используя передовые методы микроскопии для измерения различных сигнальных молекул в альфа-клетках, исследователи из университета Уппсалы открыли новый регуляторный механизм.

Выделение почти всех гормонов запускается, когда концентрация ионов кальция увеличивается под клеточной мембраной. Однако в альфа-клетках уровни кальция уже повышаются независимо от того, является ли концентрация глюкозы низкой или высокой. Таким образом, даже если кальций необходим для высвобождения глюкагона, кажется, что другой сигнал контролирует, сколько гормона выделяется.

Результаты научного исследования

Когда исследователи изучили сигнальную молекулу циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), которая сама по себе не может запускать высвобождение гормонов, но которая усиливает действие кальция, было обнаружено, что глюкоза влияет на уровень цАМФ, который соответствует секреции глюкагона.

Путем фиксирования уровней цАМФ можно предотвратить регулирующий эффект глюкозы. Открытие того факта, что глюкоза в крови контролирует высвобождение глюкагона путем прямого воздействия на альфа-клеточный цАМФ, важно, так как это может привести к новым возможностям для улучшения контроля глюкозы у пациентов с диабетом.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен

Источник

Эффект глюкагона на глюкозу

а) Диабет I типа — отсутствие продукции инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Повреждение бета-клеток поджелудочной железы или заболевания поджелудочной железы, снижающие продукцию инсулина, ведут к диабету I типа. Вирусные инфекции или аутоиммунные нарушения могут служить причиной деструктивных процессов в бета-клетках во многих случаях диабета I типа, хотя наследственность также играет роль, предопределяя чувствительность бета-клеток к повреждающему действию этих факторов. В некоторых случаях, возможно, в связи с наследственной предрасположенностью, наблюдаются дегенеративные процессы в бета-клетках, даже при отсутствии вирусных инфекций или аутоиммунных повреждений.

Обычно диабет I типа проявляется в возрасте 14 лет, по этой причине его часто называют юношеским сахарным диабетом. Диабет I типа может сформироваться очень быстро (в течение нескольких дней или недель) и включает три главных признака:

(1) увеличение глюкозы в крови;

(2) повышение использования жиров для энергетических нужд и образования холестерола в печени;

(3) опустошение резервов белка в организме.

б) Концентрация глюкозы в крови резко повышается в связи с сахарным диабетом. Отсутствие инсулина снижает эффективное использование глюкозы тканями и усиливает ее продукцию, вызывая повышение глюкозы в крови до 300-1200 мг/дл. Повышение глюкозы сопровождается следующими изменениями в организме.

Читайте также:  Отзывы сахарная паста brenda

в) Увеличение концентрации глюкозы в крови ведет к потере глюкозы с мочой. Высокий уровень глюкозы в крови приводит к тому, что фильтрация глюкозы в нефроне превышает ее реабсорбцию и глюкоза появляется в моче. Это происходит, если концентрация глюкозы в крови повышается до 180 мг/дл. Такую концентрацию глюкозы называют пороговой для ее появления в моче. Если уровень глюкозы в крови повышается до 300-500 мг/дл крови, что достаточно типично для случаев тяжелого нелеченного диабета, ежедневные потери глюкозы с мочой составляют более 100 г.

г) Увеличение глюкозы в крови вызывает дегидратацию. Очень высокий уровень глюкозы в крови (иногда в 8-10 раз выше нормы при тяжелом нелеченном диабете) может быть причиной серьезной дегидратации тканей. Отчасти это связано с тем, что глюкоза, плохо проникая через поры в клеточных мембранах, создает высокое осмотическое давление в межклеточном пространстве, вызывая выход воды из клеток по осмотическому градиенту в интерстициальное пространство. В дополнение к прямому дегидратирующему влиянию на клетки избыток глюкозы в крови приводит к потере глюкозы с мочой и осмотическому диурезу, поэтому осмотический эффект глюкозы в почечных канальцах резко снижает канальцевую реабсорбцию воды. В целом это приводит к громадным потерям воды с мочой, вызывающим дегидратацию внеклеточного пространства. Таким образом, полиурия (большой объем выделяемой мочи), внутри- и внеклеточная дегидратация и нарастающая жажда являются классическими симптомами диабета.

Хронически высокая концентрация глюкозы в крови приводит к повреждению тканей, например к периферической невропатии, которая представляет собой нарушение функций периферических нервов, или вегетососудистой дистонии, часто сопутствующей хроническому некупированному сахарному диабету. Эти нарушения могут приводить к угнетению кардиоваскулярных рефлексов, ухудшению контроля над опорожнением мочевого пузыря в связи со снижением ощущения степени его наполнения и другой неврологической симптоматике.

Точный механизм, вызывающий повреждения тканей при сахарном диабете, недостаточно хорошо изучен. Возможно, эти повреждения являются результатом многообразных влияний высокой концентрации глюкозы в крови в сочетании с нарушениями метаболизма белка на уровень эндотелия и гладких мышц сосудистой стенки наряду с такими же нарушениями в прочих тканях. Ухудшают состояние гипертензия (следствие нарушений функции почек) и атеросклероз (результат нарушения липидного обмена, развивающегося у больных с диабетом), усиливая повреждение тканей, вызванное повышением глюкозы в крови.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Эффект глюкагона на глюкозу

а) Глюкагон увеличивает глюконеогенез. После опустошения глюкагоном депо гликогена в печени на фоне дальнейшего введения глюкагона можно наблюдать параллельно развивающуюся гипергликемию. Это является результатом повышения поступления аминокислот в клетки печени под влиянием глюкагона с последующим превращением их в глюкозу в результате глюконеогенеза. Этот эффект достигается активацией множества ферментов, необходимых для транспорта аминокислот и глюконеогенеза, в особенности ферментных систем, превращающих пируват в фосфоенолпируват, что является лимитирующим скорость этапом глюконеогенеза.

б) Прочие влияния глюкагона. Большинство других влияний глюкагона обнаруживается, когда его концентрация в крови превысит максимальную величину. Возможно, одним из наиболее важных влияний глюкагона является активация липазы в жировых клетках, обеспечивающая повышение количества свободных жирных кислот, которые могут быть использованы в процессах энергообеспечения организма. Глюкагон также препятствует запасанию триглицеридов в печени, что предупреждает изъятие жирных кислот гепатоцитами из крови. Это делает их более доступными для других тканей организма.

Глюкагон в очень высокой концентрации также:

(1) повышает теплообразование;

(2) увеличивает кровоток в некоторых тканях, особенно в почках;

(3) увеличивает секрецию желчи;

(4) тормозит секрецию соляной кислоты в желудке. Возможно, что все эти влияния не имеют существенного значения в условиях нормального функционирования организма.

Приблизительная концентрация глюкагона при различных уровнях глюкозы в крови

Регуляция секреции глюкагона

а) Концентрация глюкозы в крови является наиболее значимым фактором, контролирующим продукцию глюкагона. Однако специально подчеркнем характер влияний концентрации глюкозы в крови на продукцию глюкагона прямо противоположен влияниям этого фактора на секрецию инсулина.

Читайте также:  Против гипертонии при диабете

На рисунке выше показано, что снижение концентрации глюкозы в крови от уровня, сопутствующего состоянию натощак, т.е. 90 мг/дл крови, до уровня, характеризующего гипогликемию, может способствовать увеличению концентрации глюкагона в плазме в несколько раз. Напротив, увеличение концентрации глюкозы в крови до гипергликемических значений сопровождается снижением концентрации глюкагона в плазме. Таким образом, при гипогликемии глюкагон секретируется в большем количестве, что в дальнейшем вызывает повышение выхода глюкозы из печени и поэтому является важным средством компенсации гипогликемии.

б) Увеличение аминокислот в крови стимулирует продукцию глюкагона. Высокая концентрация аминокислот в крови, которая возникает после приема белковой пищи (особенно аминокислот аланина и аргинина), стимулирует секрецию глюкагона. Это влияние аналогично тому, которое оказывали аминокислоты на продукцию инсулина. Таким образом, возникающие в этом случае изменения секреции глюкагона и инсулина не носят разнона правленного характера. Важность стимуляции аминокислотами продукции глюкагона заключается в том, что глюкагон обеспечивает быстрое превращение аминокислот в глюкозу, повышая количество глюкозы, доступной для тканей.

в) Физические нагрузки стимулируют секрецию глюкагона. На фоне истощающих физических нагрузок концентрация глюкагона в крови увеличивается в 4-5 раз. Непонятно, чем это провоцируется, т.к. концентрация глюкозы в крови при этом может не снижаться. Благотворность влияния глюкагона в этой ситуации заключается в том, что он препятствует снижению уровня глюкозы в крови.

Одним из факторов, который может увеличить продукцию глюкагона в этих условиях, является увеличение циркулирующих в крови аминокислот. Наряду с этим, возможно, вносит свою лепту адренергическая стимуляция островков Лангерганса.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Эффект глюкагона на глюкозу

а) Соматостатин тормозит продукцию глюкагона и инсулина. Дельта-клетки островков Лангерганса продуцируют гормон соматостатин — полипептид, состоящий из 14 аминокислот и имеющий чрезвычайно короткий период полувыведения, равный 3 мин. Почти все факторы, связанные с поступлением пищи, стимулируют продукцию соматостатина. К ним относят: (1) увеличение глюкозы в крови; (2) увеличение аминокислот; (3) увеличение жирных кислот; (4) увеличение концентрации различных гастроинтестинальных гормонов, высвобождающихся в верхних отделах желудочно-кишечного тракта в ответ на прием пищи.

В целом соматостатин обладает многочисленными тормозными влияниями.

1. Действуя локально в пределах островков Лангерганса, подавляет секрецию как инсулина, так и глюкагона.

2. Снижает моторику желудка, двенадцатиперстной кишки и желчного пузыря.

3. Тормозит как секрецию, так и всасывание в желудочно-кишечном тракте.

Суммируя эту информацию, можно предположить, что главной функцией соматостатина является продление времени поступления питательных веществ в кровоток. В то же время влияние соматостатина, подавляющее секрецию инсулина и глюкагона, снижает использование поступивших питательных веществ тканями, что предупреждает быстрое истощение источников питательных веществ и поэтому делает их доступными в течение более длительного периода.

Необходимо повторить, что соматостатин является тем же веществом, что и рост-ингибирующий гормон, который продуцируется гипоталамусом и подавляет секрецию гормона роста передней долей гипофиза.

Приблизительная секреция инсулина при различных уровнях глюкозы в плазме Приблизительная концентрация глюкагона при различных уровнях глюкозы в крови

б) Кратко о регуляции глюкозы в крови. В норме у человека концентрация глюкозы в крови поддерживается в узком диапазоне значений: между 80 и 90 мг/дл крови натощак (обычно утром перед завтраком). Концентрация глюкозы повышается до 120-140 мг/дл крови сразу после еды либо в течение первого часа после приема пищи, но система обратной связи быстро возвращает концентрацию глюкозы к исходному уровню обычно в течение 2 ч после всасывания углеводов. При голодании процессы глюконеогенеза в печени обеспечивают сохранение глюкозы в крови в пределах, характеризующих ее концентрацию в крови натощак.

1. Печень функционирует как важная буферная система, поддерживающая уровень глюкозы в крови. Если концентрация глюкозы в крови поднимается до высоких значений после приема пищи, то секреция инсулина возрастает настолько, что 2/3 всосавшейся глюкозы немедленно депонируется в печени в виде гликогена. Затем в течение последующих часов, когда снижаются и уровень глюкозы в крови, и продукция инсулина, печень начинает высвобождать глюкозу в кровоток. Таким способом печень снижает колебания концентрации глюкозы в крови приблизительно до 1/3 уровня флюктуации, который должен быть обнаружен при отсутствии этого механизма. Действительно, больные с тяжелыми заболеваниями печени не могут поддерживать узкий диапазон колебаний значений концентрации глюкозы в крови.

Читайте также:  Сахарная глазурь для булочек с корицей

2. Инсулин и глюкагон совместно создают важную систему контроля, поддерживающую нормальную концентрацию глюкозы в крови по механизму обратной связи. Если концентрация глюкозы чрезмерно повышается, начинает секретироваться инсулин, который снижает концентрацию глюкозы в крови до нормальных значений. Напротив, снижение глюкозы в крови стимулирует секрецию глюкагона, действие которого обеспечивает противоположный результат и возвращает уровень глюкозы в крови к нормальным значениям. В большинстве случаев, сопровождающих нормальное состояние организма, обратная связь, обеспечиваемая инсулином, более важна, чем глюкагоновый механизм, но в условиях голодания или чрезвычайно высокого потребления глюкозы при физических нагрузках либо во время других стрессорных ситуаций глюкагоновый механизм также становится важным.

3. При выраженной гипогликемии непосредственное влияние низкого уровня глюкозы на гипоталамус стимулирует симпатическую нервную систему. В итоге из мозгового вещества надпочечников выделяется адреналин, обеспечивающий высвобождение глюкозы из печени, что препятствует возобновлению гипогликемии.

4. Через несколько часов или дней гормон роста и кортизол вместе начинают секретироваться в ответ на продолжительную гипогликемию. Они снижают потребление глюкозы в большинстве клеток, способствуя использованию большего количества жиров вместо глюкозы. Это также служит возвращению концентрации глюкозы к норме.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Эффект глюкагона на глюкозу

Глюкагон — гормон, секретируемый альфа-клетками островков Лангерганса при снижении уровня глюкозы в крови. Он выполняет функции, диаметрально противоположные функциям инсулина. Наиболее важная из них — увеличение уровня глюкозы в крови, т.е. действие, прямо противоположное влиянию инсулина.

Подобно инсулину глюкагон является крупным полипептидом. Его молекулярная масса — 3485, он состоит из цепочки из 29 аминокислот. Введение чистого глюкагона животным сопровождается выраженной гипергликемией. Инъекция 1 мкг/кг глюкагона способна увеличить концентрацию глюкозы в крови на 20 мг/дл крови (увеличение на 25%) в течение 20 мин. По этой причине глюкагон также называют гипергликемическим гормоном.

а) Влияние на метаболизм глюкозы. Главные влияния глюкагона на метаболизм глюкозы заключаются в:

(1) расщеплении гликогена печени (гликогенолиз);

(2) увеличении глюконеогенеза в печени.

Оба этих эффекта приводят к существенному увеличению глюкозы в других органах.

Приблизительная концентрация глюкагона при различных уровнях глюкозы в крови

б) Глюкагон вызывает гликогенолиз и увеличивает концентрацию глюкозы в крови. Наиболее мощный эффект глюкагона опосредован его способностью вызывать гликогенолиз в печени, увеличивая таким образом концентрацию глюкозы в крови в течение нескольких минут.

Это достигается комплексом последовательных событий.

1. Глюкагон активирует аденилатциклазу в мембране гепатоцитов.

2. Это приводит к образованию циклического аденозинмонофосфата.

3. цАМФ активирует белок-регулятор протеинкиназы.

4. Белок-регулятор протеинкиназы активирует протеинкиназу.

5. Это, в свою очередь, приводит к активации киназы фосфорилазы В.

6. Киназа фосфорилазы В превращает фосфорилазу в фосфорилазу А.

7. Это обеспечивает расщепление гликогена и появление глюкозо-1-фосфата.

8. Глюкозо-1-фосфат дефосфорилируется, затем глюкоза выделяется из клеток печени.

Эта последовательность событий чрезвычайно важна по нескольким причинам: во-первых, это один из наиболее тщательно изученных процессов, где циклический аденозинмонофосфат функционирует как вторичный посредник; во-вторых, это демонстрация каскадной системы, в которой каждый последующий продукт производится в большем количестве, чем предшествующий, поэтому данный процесс дает представление о возможностях механизма биологического усиления. Такой тип механизма усиления используется повсеместно в организме для управления многими, если не большинством клеточных метаболических систем, т.к. часто усиливающий эффект этого механизма возрастает в миллион раз. Это объясняет способность всего нескольких микрограмм глюкагона буквально за несколько минут обеспечить увеличение концентрации глюкозы в крови в 2 раза по сравнению с исходным уровнем.

Инъекция глюкагона всего через 4 ч может вызвать столь интенсивный гликогенолиз, что это приведет к опустошению депо гликогена в печени.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Источник

Правильные рекомендации
Adblock
detector