Kaip gliukagonas reguliuoja gliukoneogenezę

Hormonasgliukagono yra būtinas norint suprasti medžiagų apykaitos kelius, kurie palaiko žmogaus gyvybę, ypač kontroliuojant gliukoneogenezę. Medžiagų apykaitos procesas, žinomas kaip gliukoneogenezė, gamina gliukozę iš substratų, kurie nėra angliavandeniai, todėl užtikrinamas pastovus gliukozės tiekimas nevalgius ar intensyvaus fizinio krūvio metu. Kaip hormoną gliukagoną daugiausia gamina kasos alfa ląstelės. Jis veikia kaip insulino antagonistas, padedantis palaikyti gliukozės kiekį kraujyje tam tikrose ribose. Šiame straipsnyje nagrinėjami sudėtingi metodai, kuriais gliukagonas kontroliuoja gliukoneogenezę, įskaitant jo fiziologinę reikšmę, ryšius su kitais metabolizmo keliais ir signalizacijos sistemas.

Gliukozės homeostazei palaikyti reikalingas 29-aminorūgšties peptidinis hormonas gliukagonas. Pagrindinis jo tikslas yra padidinti gliukozės kiekį kraujyje, kad būtų išvengta insulino poveikio.

Kasos salelių alfa ląstelės išskiria gliukagoną, kai sumažėja gliukozės kiekis kraujyje, kaip tai daroma nevalgius arba tarp valgymų. Pirmiausia jis veikia kepenis, kur gliukoneogenezės ir glikogenolizės būdu skatina gliukozės gamybą.

Šis hormonas taip pat skatina aminorūgščių skilimą ir slopina glikolizę, kepenyse vykstantį gliukozės pavertimo energija procesą, kad dar labiau padėtų gliukoneogenezei.

Be to, jis veikia metabolizmą, padidindamas cAMP (ciklinio adenozino monofosfato) kiekį tikslinėse ląstelėse, o tai suaktyvina daugybę fermentų, dalyvaujančių tam tikruose medžiagų apykaitos procesuose. Gliukagonas palengvina gliukozės homeostazės palaikymą organizme, koordinuodamas šiuos sudėtingus kelius, ypač nevalgius arba esant mažo cukraus kiekio kraujyje epizodams.

Gliukozės kiekis kraujyje turi stiprų reguliuojantį poveikįgliukagonogamyba. Aukštas gliukozės kiekis kraujyje neleidžia išsiskirti gliukagonui, o žemas gliukozės kiekis skatina jį. Toliau pateikiami papildomi veiksniai, turintys įtakos gliukagono sekrecijai, be virškinimo trakto hormonų, katecholaminų ir aminorūgščių. Kaip gliukoneogenezės substratai, aminorūgštys, pavyzdžiui, argininas ir alaninas, gali padidinti gliukagono sekreciją.

Kai gliukagonas prisijungia prie savo receptoriaus hepatocitų paviršiuje, jis sukelia daugybę tarpląstelinių reakcijų, kurias dažniausiai tarpininkauja proteinkinazė A (PKA) ir ciklinis adenozino monofosfatas (cAMP). Svarbių gliukoneogeninių fermentų aktyvinimas priklauso nuo šio signalizacijos kelio.

Adenilato ciklazė aktyvuojama, kai gliukagonas sąveikauja sugliukagonoreceptorius, su G baltymu susietas receptorius. Šis fermentas stimuliuoja PKA, paversdamas ATP į cAMP. PKA fosforilina transkripcijos faktorius ir tikslinius fermentus, o tai sukelia pernelyg didelę gliukoneogeninių genų, tokių kaip gliukozės -6-fosfatazė (G6Pazė) ir fosfoenolpiruvato karboksikinazė (PEPCK), ekspresiją.

Gliukoneogeninių genų transkripcijos kontrolę iš esmės įtakoja transkripcijos faktoriai, tokie kaip cAMP atsako elementą surišantis baltymas (CREB). Tikslinių genų promotoriuose yra cAMP atsako elementas (CRE), prie kurio CREB prisijungia po PKA fosforilinimo, kad padidintų tikslinio geno transkripciją. Dėl to pagaminama daugiau fermentų, reikalingų gliukoneogenezei.

Pagrindinės gliukozės biosintezės vietos yra kepenys ir, kiek mažesniu mastu, inkstai. Šiame procese gliukozei gaminti naudojami ne angliavandenių pirmtakai, tokie kaip laktatas, glicerolis ir aminorūgštys. Gliukoneogenezė yra būtina norint aprūpinti pagrindinius organus, ypač smegenis, gliukoze, kai yra užsitęsęs greitas, energingas aktyvumas arba alkis.

Pagrindiniai kelių fermentų vaidmenys dalyvauja gliukoneogenezėje. Piruvato karboksilazė paverčia piruvatą oksaloacetatu, kuris vėliau PEPCK paverčiamas fosfenolpiruvatu. Paskutinį veiksmą, kuris yra gliukozės -6-fosfato pavertimas gliukoze, katalizuoja G6Pazė, kai fruktozė-1,6-bisfosfatazė (FBPazė) paverčia fruktozę-1, 6-bifosfatas – fruktozė-6-fosfatas.

Gliukagonas reguliuoja gliukoneogenezės procesą, aktyvindamas šiuos fermentus ir padidindamas jų ekspresiją. Genai, koduojantys gliukoneogeninius fermentus, yra reguliuojami dėl PKA tarpininkaujamo transkripcijos faktorių ir fermentų fosforilinimo. Tai garantuoja, kad bus pagaminta pakankamai gliukozės pagal poreikį.

Gliukagonas veikia ne tik gliukoneogenezę, bet ir lipolizę, glikogenolizę ir ketogenezę, be kitų medžiagų apykaitos būdų. Nuo šių sąveikų priklauso medžiagų apykaitos lankstumo ir energijos balanso išsaugojimas.

Ji padeda glikogenolizei, procesui, kurio metu glikogenas suskaidomas į gliukozę. Kai pasireiškia ūminė hipoglikemija, šis mechanizmas yra greitas gliukozės šaltinis. Jis skatinamas PKA, kuris fosforilina ir aktyvina glikogeno fosforilazę – fermentą, skaidantį glikogeną.

Be to,gliukagonoskatina lipolizę, kuri riebalinio audinio trigliceridus paverčia laisvosiomis riebalų rūgštimis ir gliceroliu. Vienas iš galimų išsiskyrusio glicerolio panaudojimo būdų yra gliukoneogeninis substratas. Be to, ilgai nevalgius arba ribojant angliavandenius, jis stimuliuoja kepenų ketogenezės procesą, kuris gamina ketoninius kūnus kaip pakaitinį energijos šaltinį.

Gliukagono gliukoneogenezės kontrolė turi svarbių fiziologinių pasekmių. Tinkama kontrolė garantuoja pastovų gliukozės tekėjimą, išvengiant hipoglikemijos. Tačiau gliukagono sekrecijos ar aktyvumo disbalansas gali pabloginti medžiagų apykaitos sutrikimus, tokius kaip cukrinis diabetas.

Nepagrįstas jo kiekio padidėjimas yra tipiška hiperglikemijos priežastis žmonėms, sergantiems 2 tipo cukriniu diabetu. Taip yra dėl padidėjusios gliukoneogenezės ir glikogenolizės, net ir esant padidėjusiam gliukozės kiekiui kraujyje. Norint sukurti pritaikytą gydymą, būtina suprasti gliukagono disreguliacijos diabetu atveju mechanizmus.

Gydymas, nukreiptas į gliukagono signalizacijos kelius, yra tiriamas kaip hiperglikemijos kontrolės priemonė diabetu sergantiems žmonėms. Gliukagono receptorių antagonistai ir gliukoneogeninių fermentų inhibitoriai yra du pavyzdžiai. Šiomis strategijomis siekiama sustiprinti glikemijos kontrolę ir sumažinti per didelę gliukozės gamybą.

gliukagonasyra labai svarbus hormonas reguliuojant gliukozės metabolizmą, visų pirma todėl, kad jis vaidina gliukoneogenezę. Pasninko ir kitų medžiagų apykaitos veiksnių metu jis garantuoja nuolatinį gliukozės tiekimą, suaktyvindamas tam tikrus signalizacijos kelius ir fermentus. Gliukagono funkcijos sudėtingumo supratimas prisideda prie mūsų supratimo apie medžiagų apykaitos reguliavimą ir padeda sukurti naujus medžiagų apykaitos sutrikimų, tokių kaip diabetas, gydymo būdus. Norėdami gauti daugiau informacijos apie jį ir jo vaidmenį gliukoneogenezėje, susisiekite su mumis adresusales@bloomtechz.com.

D'Alessio, D. (2011). „Sureguliuotos gliukagono sekrecijos vaidmuo sergant 2 tipo cukriniu diabetu“. Diabetas, nutukimas ir metabolizmas, 13 Suppl 1: 126-132.

Petersen, MC ir Shulman, GI (2018). „Insulino veikimo ir atsparumo insulinui mechanizmai“. Physiological Reviews, 98(4), 2133-2223.

Jiang, G. ir Zhang, BB (2003). „Gliukagonas ir gliukozės metabolizmo reguliavimas“. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 284(4), E671-E678.

Knop, FK ir Holst, JJ (2010). "Gliukagono farmakologija". British Journal of Pharmacology, 159(6), 1034-1046.

Puchowicz, MA ir kt. (2000). "Ketoninių kūnų gamyba ir oksidacija perinatalinėse žiurkės smegenyse". Journal of Neurochemistry, 74(2), 740-749.