Glukagón a inzulín sú hormóny pankreasu. Funkciou všetkých hormónov je regulácia metabolizmu v tele. Hlavnou funkciou inzulínu a glukagónu je poskytnúť telu energetické substráty po jedle a počas pôstu. Po jedle je potrebné zabezpečiť, aby sa glukóza dostala do buniek a uložila jej prebytok. Počas obdobia pôstu extrahujte glukózu zo zásob (glykogén) alebo ju syntetizujte alebo iné energetické substráty.
Všeobecne sa verí, že inzulín a glukagón rozkladajú sacharidy. To nie je pravda. Rozklad látok zabezpečujú enzýmy. Hormóny regulujú tieto procesy.
Syntéza glukagónu a inzulínu
Hormóny sa tvoria v žľazách s vnútornou sekréciou. Inzulín a glukagón - v pankrease: inzulín v β-bunkách, glukagón - v α-bunkách Langerhansových ostrovčekov. Oba hormóny sú bielkovinovej povahy a sú syntetizované z prekurzorov. Inzulín a glukagón sa uvoľňujú v opačných stavoch: inzulín pri hyperglykémii, glukagón pri hypoglykémii. Polčas inzulínu je 3-4 minúty, jeho neustále sa meniace vylučovanie udržuje hladinu glukózy v krvi v úzkomv rámci.
Účinky inzulínu
Inzulín reguluje metabolizmus, predovšetkým koncentráciu glukózy. Ovplyvňuje membránové a intracelulárne procesy.
Membránové účinky inzulínu:
- stimuluje transport glukózy a množstva ďalších monosacharidov,
- stimuluje transport aminokyselín (hlavne arginínu),
- stimuluje transport mastných kyselín,
- stimuluje vstrebávanie iónov draslíka a horčíka bunkou.
Inzulín má vnútrobunkové účinky:
- stimuluje syntézu DNA a RNA,
- stimuluje syntézu bielkovín,
- zvyšuje stimuláciu enzýmu glykogénsyntáza (zabezpečuje syntézu glykogénu z glukózy - glykogenézu),
- stimuluje glukokinázu (enzým, ktorý podporuje premenu glukózy na glykogén v podmienkach jej nadbytku),
- inhibuje glukózo-6-fosfatázu (enzým, ktorý katalyzuje premenu glukóza-6-fosfátu na voľnú glukózu a tým zvyšuje hladinu cukru v krvi),
- stimuluje lipogenézu,
- inhibuje lipolýzu (v dôsledku inhibície syntézy cAMP),
- stimuluje syntézu mastných kyselín,
- aktivuje Na+/K+-ATP-ase.
Úloha inzulínu pri transporte glukózy do buniek
Glukóza vstupuje do buniek pomocou špeciálnych transportných proteínov (GLUT). Početné GLUT sú lokalizované v rôznych bunkách. V bunkových membránach kostrových a srdcových svalov, tukovom tkanive, leukocytoch a kortikálnej vrstve obličiekfungujú transportéry závislé od inzulínu - GLUT4. Inzulínové transportéry v membránach CNS a pečeňových buniek sú od inzulínu nezávislé, preto zásobovanie buniek týchto tkanív glukózou závisí len od jej koncentrácie v krvi. Do buniek obličiek, čriev, erytrocytov vstupuje glukóza úplne bez nosičov, pasívnou difúziou. Inzulín je teda nevyhnutný pre vstup glukózy do buniek tukového tkaniva, kostrového svalstva a srdcového svalu. Pri nedostatku inzulínu sa do buniek týchto tkanív dostane len malé množstvo glukózy, ktoré nepostačuje na pokrytie ich metabolických potrieb, dokonca aj v podmienkach vysokej koncentrácie glukózy v krvi (hyperglykémia).
Úloha inzulínu v metabolizme glukózy
Inzulín stimuluje využitie glukózy prostredníctvom niekoľkých mechanizmov.
- Zvyšuje aktivitu glykogénsyntázy v pečeňových bunkách, stimuluje syntézu glykogénu zo zvyškov glukózy.
- Zvyšuje aktivitu glukokinázy v pečeni, stimuluje fosforyláciu glukózy s tvorbou glukózo-6-fosfátu, ktorý „uzamkne“glukózu v bunke, pretože nie je schopná prejsť cez membránu z bunky do extracelulárneho priestoru.
- Inhibuje pečeňovú fosfatázu, ktorá katalyzuje reverznú premenu glukózo-6-fosfátu na voľnú glukózu.
Všetky vyššie uvedené procesy zabezpečujú absorpciu glukózy bunkami periférnych tkanív a znižujú jej syntézu, čo vedie k zníženiu koncentrácie glukózy v krvi. Navyše, zvýšené využitie glukózy bunkami zachováva zásoby iných intracelulárnych energetických substrátov – tukov a bielkovín.
Úloha inzulínu v metabolizme bielkovín
Inzulín stimuluje transport voľných aminokyselín do buniek a syntézu bielkovín v nich. Syntéza bielkovín je stimulovaná dvoma spôsobmi:
- v dôsledku aktivácie mRNA
- zvyšovaním prísunu aminokyselín do bunky.
Okrem toho, ako je uvedené vyššie, zvýšené využívanie glukózy ako energetického substrátu bunkou spomaľuje rozklad bielkovín v nej, čo vedie k zvýšeniu zásob bielkovín. Vďaka tomuto účinku sa inzulín podieľa na regulácii vývoja a rastu tela.
Úloha inzulínu v metabolizme tukov
Membránové a vnútrobunkové účinky inzulínu vedú k zvýšeniu tukových zásob v tukovom tkanive a pečeni.
- Inzulín zabezpečuje prienik glukózy do buniek tukového tkaniva a stimuluje v nich jej oxidáciu.
- Stimuluje tvorbu lipoproteínovej lipázy v endotelových bunkách. Tento typ lipázy fermentuje hydrolýzu triacylglycerolov spojených s krvnými lipoproteínmi a zabezpečuje tok výsledných mastných kyselín do buniek tukového tkaniva.
- Inhibuje intracelulárnu lipoproteínovú lipázu, čím inhibuje lipolýzu v bunkách.
Funkcie glukagónu
Glukagón ovplyvňuje metabolizmus sacharidov, bielkovín a tukov. Dá sa povedať, že glukagón je svojimi účinkami antagonista inzulínu. Hlavným výsledkom práce glukagónu je zvýšenie koncentrácie glukózy v krvi. Je to glukagón, ktorý udržiavapožadovaná hladina energetických substrátov - glukózy, bielkovín a tukov v krvi počas obdobia pôstu.
1. Úloha glukagónu v metabolizme sacharidov.
Poskytuje syntézu glukózy:
- zosilnenie glykogenolýzy (rozklad glykogénu na glukózu) v pečeni,
- zvýšená glukoneogenéza (syntéza glukózy z nesacharidových prekurzorov) v pečeni.
2. Úloha glukagónu v metabolizme bielkovín.
Hormón stimuluje transport aminokyselín glukagónu do pečene, čo prispieva k pečeňovým bunkám:
- syntéza bielkovín,
- syntéza glukózy z aminokyselín – glukoneogenéza.
3. Úloha glukagónu v metabolizme tukov.
Hormón aktivuje lipázu v tukovom tkanive, v dôsledku čoho stúpa hladina mastných kyselín a glycerolu v krvi. To nakoniec opäť vedie k zvýšeniu koncentrácie glukózy v krvi:
- glycerol ako nesacharidový prekurzor je súčasťou procesu glukoneogenézy - syntézy glukózy;
- mastné kyseliny sa premieňajú na ketónové telieska, ktoré sa používajú ako energetické substráty, čím sa šetria zásoby glukózy.
Vzťah hormónov
Inzulín a glukagón sú neoddeliteľne spojené. Ich úlohou je regulovať koncentráciu glukózy v krvi. Glukagón poskytuje jeho zvýšenie, inzulín - pokles. Robia opačnú prácu. Podnetom na tvorbu inzulínu je zvýšenie koncentrácie glukózy v krvi, glukagónu – zníženie. Okrem toho produkcia inzulínu inhibuje sekréciu glukagónu.
Ak je syntéza jedného z týchto hormónov narušená, druhý začne fungovať nesprávne. Napríklad pri diabetes mellitus je hladina inzulínu v krvi nízka, inhibičný účinok inzulínu na glukagón je oslabený, v dôsledku čoho je hladina glukagónu v krvi príliš vysoká, čo vedie k neustálemu zvýšeniu krvi glukóza, ktorá charakterizuje túto patológiu.
Nesprávna tvorba hormónov, ich nesprávny pomer vedie k chybám vo výžive. Zneužívanie bielkovinových potravín stimuluje nadmernú sekréciu glukagónu, jednoduchých sacharidov - inzulínu. Výskyt nerovnováhy v hladine inzulínu a glukagónu vedie k rozvoju patológií.
