Glukagon i insulin su hormoni pankreasa. Funkcija svih hormona je regulacija metabolizma u tijelu. Glavna funkcija insulina i glukagona je da obezbede telu energetski supstrat posle jela i tokom posta. Nakon jela, potrebno je osigurati da glukoza uđe u ćelije i pohrani svoj višak. Tokom perioda gladovanja, izvucite glukozu iz rezervi (glikogen) ili sintetizirajte nju ili druge energetske supstrate.
Rašireno je vjerovanje da inzulin i glukagon razgrađuju ugljikohidrate. Ovo nije istina. Enzimi obezbeđuju razgradnju supstanci. Hormoni regulišu ove procese.
Sinteza glukagona i insulina
Hormoni se proizvode u endokrinim žlijezdama. Inzulin i glukagon - u pankreasu: inzulin u β-ćelijama, glukagon - u α-ćelijama Langerhansovih otočića. Oba hormona su proteinske prirode i sintetiziraju se iz prekursora. Inzulin i glukagon se oslobađaju u suprotnim stanjima: inzulin u hiperglikemiji, glukagon u hipoglikemiji. Poluvrijeme eliminacije inzulina je 3-4 minute, njegovo konstantno promjenljivo lučenje održava nivo glukoze u krvi u uskimunutar.
Efekti insulina
Inzulin reguliše metabolizam, prvenstveno koncentraciju glukoze. Utiče na membranske i unutarćelijske procese.
Membranski efekti insulina:
- stimuliše transport glukoze i niza drugih monosaharida,
- stimuliše transport aminokiselina (uglavnom arginina),
- stimuliše transport masnih kiselina,
- stimuliše apsorpciju jona kalijuma i magnezijuma od strane ćelije.
Insulin ima intracelularne efekte:
- stimuliše sintezu DNK i RNK,
- stimuliše sintezu proteina,
- povećava stimulaciju enzima glikogen sintaze (osigurava sintezu glikogena iz glukoze - glikogeneza),
- stimuliše glukokinazu (enzim koji podstiče pretvaranje glukoze u glikogen u uslovima njenog viška),
- inhibira glukoza-6-fosfatazu (enzim koji katalizuje konverziju glukoza-6-fosfata u slobodnu glukozu i na taj način podiže šećer u krvi),
- stimuliše lipogenezu,
- inhibira lipolizu (zbog inhibicije cAMP sinteze),
- stimuliše sintezu masnih kiselina,
- aktivira Na+/K+-ATP-ase.
Uloga insulina u transportu glukoze u ćelije
Glukoza ulazi u ćelije uz pomoć specijalnih transportnih proteina (GLUT). Brojni GLUT-ovi su lokalizirani u različitim ćelijama. U ćelijskim membranama skeletnih i srčanih mišića, masnom tkivu, leukocitima i kortikalnom sloju bubregarad inzulinsko zavisnih transportera - GLUT4. Inzulinski transporteri u membranama CNS-a i ćelijama jetre su neovisni o nsulinu, stoga opskrba stanica ovih tkiva glukozom ovisi samo o njenoj koncentraciji u krvi. U ćelije bubrega, crijeva, eritrocite glukoza ulazi bez nositelja, pasivnom difuzijom. Dakle, inzulin je neophodan za ulazak glukoze u ćelije masnog tkiva, skeletnih mišića i srčanog mišića. Sa nedostatkom insulina, samo mala količina glukoze će ući u ćelije ovih tkiva, nedovoljna da zadovolji njihove metaboličke potrebe, čak i u uslovima visoke koncentracije glukoze u krvi (hiperglikemija).
Uloga insulina u metabolizmu glukoze
Inzulin stimuliše iskorištavanje glukoze kroz nekoliko mehanizama.
- Povećava aktivnost glikogen sintaze u ćelijama jetre, stimulišući sintezu glikogena iz ostataka glukoze.
- Pojačava aktivnost glukokinaze u jetri, stimulirajući fosforilaciju glukoze sa stvaranjem glukoza-6-fosfata, koji "zaključava" glukozu u ćeliji, jer nije u stanju da prođe kroz membranu iz ćelije u ekstracelularni prostor.
- Inhibira jetrenu fosfatazu, koja katalizira obrnutu konverziju glukoza-6-fosfata u slobodnu glukozu.
Svi navedeni procesi osiguravaju apsorpciju glukoze od strane ćelija perifernih tkiva i smanjuju njenu sintezu, što dovodi do smanjenja koncentracije glukoze u krvi. Osim toga, povećano korištenje glukoze u stanicama čuva rezerve drugih intracelularnih energetskih supstrata - masti i proteina.
Uloga inzulina u metabolizmu proteina
Inzulin stimuliše i transport slobodnih aminokiselina u ćelije i sintezu proteina u njima. Sinteza proteina se stimuliše na dva načina:
- zbog aktivacije mRNA,
- povećanjem opskrbe aminokiselinama u ćeliji.
Pored toga, kao što je gore navedeno, povećana upotreba glukoze kao energetskog supstrata od strane ćelije usporava razgradnju proteina u njoj, što dovodi do povećanja rezervi proteina. Zbog ovog efekta insulin je uključen u regulaciju razvoja i rasta organizma.
Uloga insulina u metabolizmu masti
Membranski i intracelularni efekti insulina dovode do povećanja zaliha masti u masnom tkivu i jetri.
- Inzulin osigurava prodiranje glukoze u ćelije masnog tkiva i stimuliše njenu oksidaciju u njima.
- Stimuliše stvaranje lipoprotein lipaze u endotelnim ćelijama. Ova vrsta lipaze fermentira hidrolizu triacilglicerola povezanih s lipoproteinima u krvi i osigurava protok rezultirajućih masnih kiselina u ćelije masnog tkiva.
- Inhibira intracelularnu lipoproteinsku lipazu, čime inhibira lipolizu u ćelijama.
Funkcije glukagona
Glukagon utiče na metabolizam ugljenih hidrata, proteina i masti. Može se reći da je glukagon po svom djelovanju antagonist inzulina. Glavni rezultat rada glukagona je povećanje koncentracije glukoze u krvi. Glukagon je taj koji održavapotreban nivo energetskih supstrata - glukoze, proteina i masti u krvi tokom perioda posta.
1. Uloga glukagona u metabolizmu ugljikohidrata.
Omogućava sintezu glukoze putem:
- poboljšanje glikogenolize (razgradnje glikogena do glukoze) u jetri,
- pojačana glukoneogeneza (sinteza glukoze iz prekursora bez ugljikohidrata) u jetri.
2. Uloga glukagona u metabolizmu proteina.
Hormon stimuliše transport aminokiselina glukagona do jetre, što doprinosi ćelijama jetre:
- sinteza proteina,
- sinteza glukoze iz aminokiselina – glukoneogeneza.
3. Uloga glukagona u metabolizmu masti.
Hormon aktivira lipazu u masnom tkivu, kao rezultat toga raste nivo masnih kiselina i glicerola u krvi. To na kraju opet dovodi do povećanja koncentracije glukoze u krvi:
- glicerol kao prekursor bez ugljikohidrata uključen je u proces glukoneogeneze - sinteze glukoze;
- masne kiseline se pretvaraju u ketonska tijela, koja se koriste kao energetski supstrati, čuvajući zalihe glukoze.
Odnos hormona
Inzulin i glukagon su neraskidivo povezani. Njihov zadatak je regulacija koncentracije glukoze u krvi. Glukagon osigurava njegovo povećanje, inzulin - smanjenje. Oni rade suprotan posao. Podsticaj za proizvodnju inzulina je povećanje koncentracije glukoze u krvi, glukagona - smanjenje. Osim toga, proizvodnja inzulina inhibira lučenje glukagona.
Ako je poremećena sinteza jednog od ovih hormona, drugi počinje da radi nepravilno. Na primjer, kod dijabetes melitusa, nivo inzulina u krvi je nizak, inhibicijski učinak inzulina na glukagon je oslabljen, kao rezultat toga, razina glukagona u krvi je previsoka, što dovodi do stalnog povećanja krvi. glukoze, koja karakteriše ovu patologiju.
Nepravilna proizvodnja hormona, njihov nepravilan odnos dovodi do grešaka u ishrani. Zloupotreba proteinske hrane stimulira prekomjerno lučenje glukagona, jednostavnih ugljikohidrata - inzulina. Pojava neravnoteže u nivou insulina i glukagona dovodi do razvoja patologija.
