Kā glikagons regulē glikoneoģenēzi

Hormonsglikagons ir būtiska, lai izprastu vielmaiņas ceļus, kas atbalsta cilvēka dzīvību, jo īpaši glikoneoģenēzes kontrolē. Vielmaiņas process, kas pazīstams kā glikoneoģenēze, ražo glikozi no substrātiem, kas nav ogļhidrāti, garantējot konsekventu glikozes piegādi badošanās vai intensīvas fiziskās slodzes laikā. Kā hormonu glikagonu galvenokārt ražo aizkuņģa dziedzera alfa šūnas. Tas darbojas kā insulīna antagonists, lai palīdzētu uzturēt glikozes līmeni asinīs noteiktā diapazonā. Šajā rakstā ir pētītas sarežģītas metodes, ar kurām glikagons kontrolē glikoneoģenēzi, tostarp tā fizioloģiskā nozīme, attiecības ar citiem vielmaiņas ceļiem un signalizācijas sistēmas.

Lai uzturētu glikozes homeostāzi, ir nepieciešams 29-aminoskābes peptīda hormons glikagons. Tās galvenais mērķis ir paaugstināt glikozes līmeni asinīs, lai neitralizētu insulīna iedarbību.

Aizkuņģa dziedzera saliņu alfa šūnas atbrīvo glikagonu, kad glikozes līmenis asinīs samazinās, kā tas notiek badošanās laikā vai starp ēdienreizēm. Tas galvenokārt ietekmē aknas, kur tas stimulē glikozes ražošanu glikoneoģenēzes un glikogenolīzes ceļā.

Šis hormons arī veicina aminoskābju sadalīšanos un kavē glikolīzi, aknu procesu, kas pārvērš glikozi enerģijā, lai vēl vairāk palīdzētu glikoneoģenēzei.

Turklāt tas ietekmē vielmaiņu, paaugstinot cAMP (cikliskā adenozīna monofosfāta) līmeni mērķa šūnās, kas pēc tam izraisa vairāku enzīmu aktivāciju, kas iesaistīti noteiktos vielmaiņas procesos. Glikagons atvieglo glikozes homeostāzes uzturēšanu organismā, koordinējot šos sarežģītos ceļus, īpaši badošanās vai zema cukura līmeņa asinīs epizodēs.

Glikozes līmenim asinīs ir spēcīga regulējoša ietekme uzglikagonsražošanu. Augsts glikozes līmenis asinīs novērš glikagona izdalīšanos, bet zems glikozes līmenis asinīs to veicina. Tālāk ir minēti papildu faktori, kas papildus kuņģa-zarnu trakta hormoniem, kateholamīniem un aminoskābēm ietekmē glikagona sekrēciju. Kā glikoneoģenēzes substrāti, aminoskābes, piemēram, arginīns un alanīns, piemēram, var palielināt glikagona sekrēciju.

Kad glikagons saistās ar savu receptoru uz hepatocītu virsmas, tas izraisa virkni intracelulāru reakciju, kuras galvenokārt mediē proteīnkināze A (PKA) un cikliskais adenozīna monofosfāts (cAMP). Svarīgu glikoneogēno enzīmu aktivizēšana ir atkarīga no šī signalizācijas ceļa.

Adenilāta ciklāze tiek aktivizēta, kad glikagons mijiedarbojas arglikagonsreceptors, ar G proteīnu saistīts receptors. Šis enzīms stimulē PKA, pārvēršot ATP par cAMP. PKA fosforilē transkripcijas faktorus un mērķa enzīmus, kas izraisa glikoneogēno gēnu, piemēram, glikozes-6-fosfatāzes (G6Pāzes) un fosfoenolpiruvāta karboksikināzes (PEPCK) pārmērīgu ekspresiju.

Glikoneogēno gēnu transkripcijas kontroli būtiski ietekmē transkripcijas faktori, piemēram, cAMP atbildes elementu saistošais proteīns (CREB). Mērķa gēnu promotori satur cAMP atbildes elementu (CRE), kuram CREB pievienojas pēc PKA fosforilācijas, lai palielinātu mērķa gēna transkripciju. Rezultātā tiek ražots vairāk enzīmu, kas nepieciešami glikoneoģenēzei.

Galvenās glikozes biosintēzes vietas ir aknas un mazākā mērā nieres. Šajā procesā glikozes iegūšanai tiek izmantoti ne-ogļhidrātu prekursori, piemēram, laktāts, glicerīns un aminoskābes. Glikoneoģenēze ir būtiska, lai apgādātu svarīgus orgānus, īpaši smadzenes, ar glikozi ilgstošas ​​ātras, enerģiskas aktivitātes vai izsalkuma gadījumā.

Vairāku enzīmu galvenās lomas ir iesaistītas glikoneoģenēzē. Piruvāta karboksilāze pārvērš piruvātu par oksaloacetātu, ko pēc tam PEPCK pārvērš par fosfoenolpiruvātu. Pēdējo soli, kas ir glikozes -6-fosfāta pārvēršana glikozē, katalizē G6Pase pēc tam, kad fruktoze-1,6-bisfosfatāze (FBPāze) ir pārveidojusi fruktozi-1, 6-bifosfāts uz fruktozes-6-fosfātu.

Glikagons regulē glikoneoģenēzes procesu, aktivizējot šos enzīmus un paaugstinot to ekspresiju. Gēni, kas kodē glikoneogēnos enzīmus, tiek regulēti PKA mediētas transkripcijas faktoru un enzīmu fosforilācijas rezultātā. Tas garantē, ka tiks saražots pietiekami daudz glikozes, cik nepieciešams.

Glikagons ietekmē ne tikai glikoneoģenēzi, bet arī lipolīzi, glikogenolīzi un ketoģenēzi, kā arī citus vielmaiņas ceļus. No šīm mijiedarbībām ir atkarīga vielmaiņas elastības un enerģijas līdzsvara saglabāšana.

Tas palīdz glikogenolīzi, procesu, kurā glikogēns tiek sadalīts glikozē. Ja rodas akūta hipoglikēmija, šis mehānisms nodrošina ātru glikozes avotu. Tas stimulē PKA, kas fosforilē un aktivizē glikogēna fosforilāzi, enzīmu, kas sadala glikogēnu.

Turklātglikagonsveicina lipolīzi, kas pārvērš taukaudu triglicerīdus brīvās taukskābēs un glicerīnā. Viens iespējamais atbrīvotā glicerīna pielietojums ir kā glikoneogēns substrāts. Turklāt ilgstošas ​​badošanās vai ogļhidrātu ierobežojuma laikā tas stimulē ketoģenēzes procesu aknās, kas ražo ketonvielas kā aizstājēju enerģijas avotu.

Glikagona kontrolei pār glikoneoģenēzi ir svarīgas fizioloģiskas sekas. Atbilstoša kontrole garantē vienmērīgu glikozes plūsmu, novēršot hipoglikēmiju. Tomēr glikagona sekrēcijas vai aktivitātes nelīdzsvarotība var pasliktināt vielmaiņas traucējumus, piemēram, cukura diabētu.

Nepamatots tā līmeņa pieaugums ir tipisks hiperglikēmijas cēlonis cilvēkiem ar 2. tipa cukura diabētu. Tas ir saistīts ar palielinātu glikoneoģenēzi un glikogenolīzi pat ar paaugstinātu glikozes līmeni asinīs. Ir svarīgi izprast glikagona disregulācijas mehānismus diabēta gadījumā, lai izstrādātu pielāgotas ārstēšanas metodes.

Ārstēšana, kas vērsta uz glikagona signālu ceļiem, tiek pētīta kā līdzeklis hiperglikēmijas kontrolei cilvēkiem ar cukura diabētu. Glikagona receptoru antagonisti un glikoneogēno enzīmu inhibitori ir divi to piemēri. Šo stratēģiju mērķis ir uzlabot glikēmijas kontroli un samazināt pārmērīgu glikozes veidošanos.

Glikagonsir izšķirošs hormons glikozes metabolisma regulēšanā, galvenokārt tāpēc, ka tam ir nozīme glikoneoģenēzē. Badošanās un citu vielmaiņas faktoru laikā tas garantē vienmērīgu glikozes piegādi, iedarbinot īpašus signālu ceļus un fermentus. Izpratne par glikagona funkcijas sarežģītību palīdz mums izprast vielmaiņas regulējumu un palīdz radīt jaunas terapijas vielmaiņas traucējumiem, piemēram, diabētu. Lai iegūtu papildinformāciju par to un tā lomu glikoneoģenēzē, lūdzu, sazinieties ar mums pa e-pastusales@bloomtechz.com.

D'Alessio, D. (2011). "Disregulētas glikagona sekrēcijas loma 2. tipa cukura diabēta gadījumā". Diabēts, aptaukošanās un vielmaiņa, 13 Suppl 1: 126-132.

Petersen, MC un Shulman, GI (2018). "Insulīna darbības un insulīna rezistences mehānismi". Physiological Reviews, 98(4), 2133-2223.

Jiang, G. un Zhang, BB (2003). "Glikagons un glikozes metabolisma regulēšana". American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 284(4), E671-E678.

Knop, FK un Holst, JJ (2010). "Glikagona farmakoloģija". British Journal of Pharmacology, 159(6), 1034-1046.

Puchowicz, MA, et al. (2000). "Ketonu ķermeņa veidošanās un oksidēšanās perinatālās žurku smadzenēs". Journal of Neurochemistry, 74(2), 740-749.