Glukagon a inzulín jsou hormony slinivky břišní. Funkcí všech hormonů je regulace metabolismu v těle. Hlavní funkcí inzulínu a glukagonu je poskytovat tělu energetické substráty po jídle a během půstu. Po jídle je nutné zajistit, aby se glukóza dostala do buněk a její přebytek uložila. Během období půstu extrahujte glukózu ze zásob (glykogen) nebo ji syntetizujte nebo jiné energetické substráty.
Široce se věří, že inzulin a glukagon rozkládají sacharidy. To není pravda. Rozklad látek zajišťují enzymy. Hormony regulují tyto procesy.
Syntéza glukagonu a inzulínu
Hormony jsou produkovány v endokrinních žlázách. Inzulin a glukagon - ve slinivce břišní: inzulin v β-buňkách, glukagon - v α-buňkách Langerhansových ostrůvků. Oba hormony jsou proteinové povahy a jsou syntetizovány z prekurzorů. Inzulín a glukagon se uvolňují v opačných stavech: inzulín při hyperglykémii, glukagon při hypoglykémii. Poločas inzulinu je 3-4 minuty, jeho neustále se měnící sekrece udržuje hladinu glukózy v krvi v úzkýchv rámci.
Účinky inzulínu
Inzulin reguluje metabolismus, především koncentraci glukózy. Ovlivňuje membránové a intracelulární procesy.
Membránové účinky inzulínu:
- stimuluje transport glukózy a řady dalších monosacharidů,
- stimuluje transport aminokyselin (hlavně argininu),
- stimuluje transport mastných kyselin,
- stimuluje vstřebávání iontů draslíku a hořčíku buňkou.
Inzulin má intracelulární účinky:
- stimuluje syntézu DNA a RNA,
- stimuluje syntézu bílkovin,
- zvyšuje stimulaci enzymu glykogensyntázy (zajišťuje syntézu glykogenu z glukózy - glykogenezi),
- stimuluje glukokinázu (enzym, který podporuje přeměnu glukózy na glykogen v podmínkách jejího přebytku),
- inhibuje glukózo-6-fosfatázu (enzym, který katalyzuje přeměnu glukóza-6-fosfátu na volnou glukózu a tím zvyšuje hladinu cukru v krvi),
- stimuluje lipogenezi,
- inhibuje lipolýzu (v důsledku inhibice syntézy cAMP),
- stimuluje syntézu mastných kyselin,
- aktivuje Na+/K+-ATP-ase.
Role inzulínu při transportu glukózy do buněk
Glukóza vstupuje do buněk pomocí speciálních transportních proteinů (GLUT). Četné GLUT jsou lokalizovány v různých buňkách. V buněčných membránách kosterních a srdečních svalů, tukové tkáni, leukocytech a kortikální vrstvě ledvinfungují transportéry závislé na inzulínu - GLUT4. Inzulinové transportéry v membránách CNS a jaterních buňkách jsou na nsulinu nezávislé, zásobování buněk těchto tkání glukózou proto závisí pouze na její koncentraci v krvi. Do buněk ledvin, střev, erytrocytů vstupuje glukóza zcela bez nosičů, pasivní difúzí. Inzulin je tedy nezbytný pro vstup glukózy do buněk tukové tkáně, kosterního svalstva a srdečního svalu. Při nedostatku inzulínu se do buněk těchto tkání dostane pouze malé množství glukózy, které nepostačuje k pokrytí jejich metabolických potřeb, a to i v podmínkách vysoké koncentrace glukózy v krvi (hyperglykémie).
Role inzulinu v metabolismu glukózy
Inzulin stimuluje využití glukózy prostřednictvím několika mechanismů.
- Zvyšuje aktivitu glykogensyntázy v jaterních buňkách, stimuluje syntézu glykogenu ze zbytků glukózy.
- Zvyšuje aktivitu glukokinázy v játrech, stimuluje fosforylaci glukózy za vzniku glukóza-6-fosfátu, který „uzamkne“glukózu v buňce, protože není schopna projít přes membránu z buňky do extracelulárního prostoru.
- Inhibuje jaterní fosfatázu, která katalyzuje zpětnou přeměnu glukóza-6-fosfátu na volnou glukózu.
Všechny výše uvedené procesy zajišťují vstřebávání glukózy buňkami periferních tkání a snižují její syntézu, což vede ke snížení koncentrace glukózy v krvi. Zvýšené využití glukózy buňkami navíc zachovává zásoby dalších intracelulárních energetických substrátů – tuků a bílkovin.
Role inzulínu v metabolismu bílkovin
Inzulin stimuluje jak transport volných aminokyselin do buněk, tak syntézu bílkovin v nich. Syntéza bílkovin je stimulována dvěma způsoby:
- v důsledku aktivace mRNA,
- zvýšením přísunu aminokyselin do buňky.
Kromě toho, jak je uvedeno výše, zvýšené využití glukózy jako energetického substrátu buňkou zpomaluje rozklad bílkovin v buňce, což vede ke zvýšení zásob bílkovin. Díky tomuto účinku se inzulín podílí na regulaci vývoje a růstu těla.
Role inzulínu v metabolismu tuků
Membránové a intracelulární účinky inzulínu vedou ke zvýšení tukových zásob v tukové tkáni a játrech.
- Inzulin zajišťuje průnik glukózy do buněk tukové tkáně a stimuluje v nich její oxidaci.
- Stimuluje tvorbu lipoproteinové lipázy v endoteliálních buňkách. Tento typ lipázy fermentuje hydrolýzu triacylglycerolů spojených s krevními lipoproteiny a zajišťuje tok výsledných mastných kyselin do buněk tukové tkáně.
- Inhibuje intracelulární lipoproteinovou lipázu, čímž inhibuje lipolýzu v buňkách.
Funkce glukagonu
Glukagon ovlivňuje metabolismus sacharidů, bílkovin a tuků. Dá se říci, že glukagon je svými účinky antagonista inzulínu. Hlavním výsledkem práce glukagonu je zvýšení koncentrace glukózy v krvi. Je to glukagon, který udržujepožadovaná hladina energetických substrátů – glukózy, bílkovin a tuků v krvi během období půstu.
1. Role glukagonu v metabolismu sacharidů.
Poskytuje syntézu glukózy pomocí:
- posílení glykogenolýzy (rozklad glykogenu na glukózu) v játrech,
- zvýšená glukoneogeneze (syntéza glukózy z nesacharidových prekurzorů) v játrech.
2. Role glukagonu v metabolismu bílkovin.
Hormon stimuluje transport aminokyselin glukagonu do jater, což přispívá k jaterním buňkám:
- syntéza bílkovin,
- syntéza glukózy z aminokyselin – glukoneogeneze.
3. Role glukagonu v metabolismu tuků.
Hormon aktivuje lipázu v tukové tkáni, v důsledku čehož stoupá hladina mastných kyselin a glycerolu v krvi. To nakonec opět vede ke zvýšení koncentrace glukózy v krvi:
- glycerol jako nesacharidový prekurzor je součástí procesu glukoneogeneze - syntézy glukózy;
- mastné kyseliny se přeměňují na ketolátky, které se používají jako energetické substráty a šetří zásoby glukózy.
Vztah hormonů
Inzulin a glukagon jsou neoddělitelně spojeny. Jejich úkolem je regulovat koncentraci glukózy v krvi. Glukagon zajišťuje jeho zvýšení, inzulín - pokles. Dělají opačnou práci. Podnětem pro tvorbu inzulinu je zvýšení koncentrace glukózy v krvi, glukagonu – pokles. Kromě toho produkce inzulinu inhibuje sekreci glukagonu.
Pokud je syntéza jednoho z těchto hormonů narušena, druhý začne fungovat nesprávně. Například u diabetes mellitus je hladina inzulinu v krvi nízká, inhibiční účinek inzulinu na glukagon je oslaben, v důsledku toho je hladina glukagonu v krvi příliš vysoká, což vede k neustálému zvyšování krevního tlaku. glukózy, která tuto patologii charakterizuje.
Nesprávná tvorba hormonů, jejich nesprávný poměr vede k chybám ve výživě. Zneužívání bílkovinných potravin stimuluje nadměrnou sekreci glukagonu, jednoduchých sacharidů - inzulínu. Objevení se nerovnováhy v hladině inzulínu a glukagonu vede k rozvoji patologií.
