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
- секретин,
- гасроингибирующий пептид,
- 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.
- 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.
- Глюкагон применяется для купирования спазмов при заболеваниях желчных путей и сфинктера Одди или при остром дивертикулите.
- 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.
- Секреция глюкагона применяется как средство экспериментальной диагностики при феохромоцитоме, так как он активирует выброс катехоламинов клетками этой опухоли.
- 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.
Оригинал статьи