Глюкогон как регулятор уровня глюкозы¶

Глюкогон (также распространено написание «глюкагон») — гормон пептидной природы, вырабатываемый альфа-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Является одним из ключевых регуляторов углеводного обмена и по действию противоположен инсулину: повышает концентрацию глюкозы в крови, стимулируя её образование и высвобождение из внутренних запасов. Состоит из 29 аминокислотных остатков, имеет молекулярную массу около 3485 дальтон. Наряду с инсулином и соматостатином относится к основным гормонам, обеспечивающим поддержание глюкозного гомеостаза.

¶История открытия

Существование фактора, повышающего уровень сахара в крови, предполагалось ещё в первой половине XX века. В 1921 году работы Фредерика Бантинга и Чарльза Беста показали наличие в экстрактах поджелудочной железы вещества, противоположного по действию инсулину. В 1923 году Кимбалл и Мёрлин описали гипергликемический эффект примесей, остававшихся при получении инсулина.

В чистом виде гормон был выделен в 1953 году американским биохимиком Эрлом Сазерлендом-младшим и его коллегами, которые также установили его аминокислотную последовательность. В 1957 году ту же последовательность независимо определил В. Бромер. Синтез глюкогона был осуществлён в 1968 году, что позволило детально изучать его физиологические эффекты. В 1970-х годах были описаны рецепторы к гормону и механизм его действия через аденилатциклазную систему.

¶Химическая структура и синтез

Глюкогон — линейный полипептид, не содержащий дисульфидных связей. Он синтезируется в альфа-клетках в виде более крупного предшественника — препроглюкогона, который затем превращается в проглюкогон и далее расщепляется на активные фрагменты. Помимо собственно глюкогона, из общего предшественника образуются глицентин и другие пептиды.

Секреция гормона регулируется несколькими факторами:

• Снижение уровня глюкозы в крови — основной стимул;
• Аминокислоты (особенно аргинин) — усиливают выброс;
• Симпатическая активация и стресс — повышают секрецию;
• Инсулин и соматостатин — подавляют выделение;
• Повышенная концентрация глюкозы — тормозит секрецию.

¶Механизм действия

Глюкогон связывается со специфическими рецепторами на мембране клеток-мишеней, главным образом гепатоцитов. Рецептор относится к семейству связанных с G-белками; его активация ведёт к повышению концентрации циклического АМФ и запуску каскада ферментативных реакций.

Основные эффекты в печени:

1. Гликогенолиз — расщепление гликогена до глюкозы с участием гликогенфосфорилазы;
2. Глюконеогенез — синтез глюкозы из лактата, аминокислот и глицерина;
3. Ингибирование гликолиза — торможение утилизации глюкозы;
4. Кетогенез — образование кетоновых тел при длительном действии.

В жировой ткани гормон стимулирует липолиз, повышая выход свободных жирных кислот. В целом действие глюкогона направлено на мобилизацию энергетических ресурсов в условиях недостатка глюкозы.

¶Физиологическая роль

Глюкогон участвует в поддержании стабильной концентрации глюкозы между приёмами пищи и при физической нагрузке. Совместно с инсулином он образует двустороннюю систему регуляции: инсулин снижает сахар, глюкогон его повышает. Соотношение этих гормонов определяет направление метаболических потоков.

Помимо углеводного обмена, гормон влияет на:

• сердечно-сосудистую систему (усиливает сократимость миокарда, расширяет коронарные сосуды);
• желудочно-кишечный тракт (тормозит моторику, снижает секрецию);
• почки (усиливает выведение натрия и воды);
• центральную нервную систему (участвует в регуляции насыщения).

¶Клиническое значение

Нарушения секреции глюкогона наблюдаются при ряде эндокринных и метаболических заболеваний. При сахарном диабете 1-го и 2-го типа часто отмечается избыточная секреция гормона на фоне гипергликемии, что усугубляет течение болезни. Это послужило основой для разработки препаратов, блокирующих действие глюкогона.

Глюкогон как лекарственное средство применяется в виде инъекций при тяжёлой гипогликемии, особенно у пациентов с сахарным диабетом, находящихся без сознания. Препарат быстро повышает уровень глюкозы за счёт мобилизации гликогена печени. Формы выпуска включают растворы для инъекций и назальные спреи.

Глюкогоноподобный пептид-1 (ГПП-1) — родственный гормон, вырабатываемый клетками кишечника, стимулирует секрецию инсулина. Его аналоги (семаглутид, лираглутид и другие) широко используются для лечения диабета 2-го типа и ожирения.

Глюкогономы — редкие опухоли альфа-клеток, сопровождающиеся избыточной продукцией гормона. Проявляются характерной сыпью, потерей массы тела, анемией и повышением сахара крови.

¶Методы определения

Концентрацию глюкогона в крови измеряют иммуноферментными и радиоиммунными методами. Нормальные значения натощак составляют примерно 20–100 пг/мл. Интерпретация результатов требует учёта времени взятия пробы и сопутствующих заболеваний.

¶Интересные факты

• Глюкогон был первым гормоном, для которого установили полную аминокислотную последовательность.
• Эффект гормона на печень проявляется в течение нескольких минут после введения.
• Название происходит от «глюкоза» и греческого «агон» — «действующий», то есть «приводящий в движение глюкозу».