Глюкагон і інсулін хімічна природа, механізм дії, вплив на метаболізм в тканинах-мішенях -
Інсулін відноситься до гормонів білкової природи. Він синтезується b-клітинами підшлункової залози. Інсулін є одним з найважливіших анаболічних гормонів. Зв'язування інсуліну з клітинами-мішенями призводить до процесів, які збільшують швидкість синтезу білка, а також накопичення в клітинах глікогену і ліпідів, що є резервом пластичного і енергетичного матеріалу. Інсулін, можливо за рахунок свого анаболічного ефекту, стимулює ріст і розмноження клітин.
Молекула інсуліну складається з двох поліпептидних ланцюгів А-ланцюга і В-ланцюга. До складу А-ланцюга входить 21 амінокислотний залишок, до складу В-ланцюга 30. Ці ланцюги пов'язані між собою двома дисульфідними містками: один між А7 і В7 (номера амінокислот. Вважаючи з N-решт поліпептидних ланцюгів), другий між А20 і В19. Третій дисульфідних місток знаходиться в ланцюзі А, пов'язуючи А6 і А11.
Головним фізіологічним стимулом виділення інсуліну з b-клітин в кров є підвищення вмісту глюкози в крові.
Вплив інсуліну на обмін вуглеводів можна охарактеризувати наступними ефектами:
1. Інсулін збільшує проникність клітинних мембран для глюкози в так званих інсулін-залежних тканинах.
2. Інсулін активує окислювальний розпад глюкози в клітинах.
3. Інсулін пригнічує розпад глікогену і активує його синтез в гепатоцитах.
4. Інсулін стимулює перетворення глюкози в резервні тригліцериди.
5. Інсулін пригнічує глюконеогенез, знижуючи активність деяких ферментів глюконеогенезу.
Вплив інсуліну на обмін ліпідів складається з інгібування ліполізу в ліпоцитах за рахунок дефосфорилирования тріацілгліцеролліпази і стимуляції липогенеза.
Інсулін надає анаболічну дію на обмін білків: він стимулює надходження амінокислот в клітини, стимулює транскрипцію багатьох генів і стимулює, відповідно, синтез багатьох білків, як внутрішньоклітинних, так і позаклітинних.
Глюкагон є гормон поліпептидного природи, що виділяється a-клітинами підшлункової залози. Основною функцією цього гормону є підтримка енергетичного гомеостазу організму за рахунок мобілізації ендогенних енергетичних рессурсов, цим пояснюється його сумарний катаболический ефект.
До складу поліпептидного ланцюга глюкагону входить 29 амінокислотних залишків, його молекулярна маса 4200 в його складі відсутній цистеїн. Глюкагон був синтезований хімічним шляхом, ніж була остаточно підтверджена його хімічна структура.
Основним місцем синтезу глюкагону є a-клітини підшлункової залози, проте досить великі кількості цього гормону утворюються і в інших органах шлунково-кишкового тракту. Синтезується глюкагон на рибосомах a-клітин у вигляді довшого попередника з молекулярної масою близько 9000. В ході процесингу відбувається істотне скорочення поліпептидного ланцюга, після чого глюкагон секретується в кров. У крові він знаходиться у вільній формі. Основна частина глюкагону інактивується в печінці шляхом гідролітичного відщеплення 2 амінокислотних залишків з N-кінця молекули.
Секреція глюкагону a-клітинами підшлункової залози гальмується високим рівнем глюкози в крові, а також соматостатином, які виділяються D-клітинами підшлункової залози. Стимулюється секреція зниженням концентрації глюкози в крові, однак механізм цього ефекту неясний. Крім того, секрецію глюкагону стимулюють соматотропний гормон гіпофіза. аргінін і Са 2+.
Механізм дії глюкагону У механізмі дії глюкагону первинним є зв'язування зі специфічними рецепторами мембрани клітин, що утворився глю-кагонрецепторний комплекс активує аденілатциклазу і відповідно утворення цАМФ. Останній, будучи універсальним ефектором внутрішньоклітинних ферментів, активація протеїн, яка в свою чергу фосфорилирует киназу фосфорілази і глікогенсінтази.
Фосфорилювання першого ферменту сприяє формуванню активної глікоген-фосфорилази і відповідно розпаду глікогену з утворенням глюкозо-1-фосфату, в той час як фосфорилювання глікогенсінта-зи супроводжується переходом її в неактивну форму і відповідно блокуванням синтезу глікогену. Загальним підсумком дії глюкагону є прискорення розпаду глікогену і гальмування його синтезу в печінці, що призводить до збільшення концентрації глюкози в крові.
Під дією глюкагону в гепатоцитах прискорюється мобілізація глікогену з виходом глюкози в кров. Цей ефект гормону обумовлений активацією глікогенфосфорилази і пригніченням глікогенсинтетазу в результаті їх фосфорилювання. Слід зауважити, що глюкагон, на відміну від адреналіну, не впливає на швидкість глікогенолізу в м'язах.
Глюкагон: по-перше, він прискорює розщеплення білків в печінці; по-друге, збільшується активність ряду ферментів, таких як фруктозо-1,6-БІСФОСФАТАЗИ, фосфоенолпіруваткарбоксікіназа, глюкозо-6-фосфатаза. також відбувається збільшення надходження глюкози в кров.
Глюкагон стимулює ліполіз в ліпоцитах, збільшуючи тим самим надходження в кров гліцерину і вищих жирних кислот. У печінки гормон гальмує синтез жирних кислот і холестеролу з ацетил-КоА, а накопичується ацетил-КоА використовується для синтезу ацетонових тіл. Таким чином, глюкагон стимулює кетогенез.
У нирках глюкагон збільшує клубочкову фільтрацію, мабуть, цим пояснюється спостережуване після введення глюкагону підвищення екскреції іонів натрію, хлору, калію, фосфору і сечової кислоти.
Регуляція водно-сольового обміну гормонами. Вазопресин і альдостерон: будова і механізми дії.
Гормони - біологічно активні сигнальні хімічні речовини, що виділяються ендокринними залозами безпосередньо в організмі і надають дистанційне складне і багатогранне вплив на організм в цілому або на певні органи і тканини-мішені. Гормони служать гуморальними (переносяться з кров'ю) регуляторами певних процесів в різних органах і системах.
Існують і інші визначення, згідно з якими трактування поняття гормон більш широка: «сигнальні хімічні речовини, що виробляються клітинами тіла і впливають на клітини інших частин тіла». Це визначення представляється кращим, тому що охоплює багато традиційно зараховують до гормонів речовини: гормони тварин, які позбавлені кровоносної системи (наприклад, екдізони круглих черв'яків і ін.), Гормони хребетних, які виробляються не в ендокринних залозах (простагландини, еритропоетин та ін.) , а також гормони рослин.
У регуляції водно-сольового обміну в організмі беруть участь ряд гормонів, які можна розділити на дві основні групи: гормони, що регулюють концентрацію іонів натрію, калію і водню (альдостерон, ангіотензин і ренін), і гормони, що впливають на рівновагу кальцію і фосфатів (паратгормон і кальцитонін).
Регуляція водно-сольового обміну відбувається нервово-гормональних шляхом. При зміні осмотической концентрації крові порушуються спеціальні чутливі утворення (осморецептори), інформація від яких передається в центр, нервову систему, а від неї до задньої долі гіпофіза. При підвищенні осмотической концентрації крові збільшується виділення антидіуретичного гормону, який зменшує виділення води з сечею; при надлишку води в організмі знижується секреція цього гормону і посилюється її виділення нирками.
Постійність об'єму рідин тіла забезпечується особливою системою регуляції, рецептори якої реагують на зміну кровонаповнення великих судин, порожнин серця та ін .; в результаті рефлекторно стимулюється секреція гормонів, під впливом яких нирки змінюють виділення води і солей натрію з організму. Найбільш важливі в регуляції обміну води гормони вазопресин і глюкокортикоїди, натрію - альдостерон і ангіотензин, кальцію - паратиреоїдного гормон і кальцитонін.
Вазопресин. або антидіуретичний гормон (АДГ) - гормон гіпоталамуса. який накопичується в задній частині гіпофізу (в нейрогіпофіз) і звідти секретується в кров. Секреція збільшується при підвищенні осмолярності плазми крові та при зменшенні обсягу позаклітинної рідини. Вазопресин збільшує реабсорбцію води ниркою, таким чином підвищуючи концентрацію сечі і зменшуючи її обсяг. Має також ряд ефектів на кровоносні судини і головний мозок. Складається з 9 амінокислот: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro- (Arg або Lys) -Gly.
Альдостерон - основний мінералокортікостероідний гормон кори надниркових залоз у людини. Механізм дії альдостерону, як і всіх стероїдних гормонів, полягає в прямому впливі на генетичний апарат ядра клітин зі стимуляцією синтезу відповідних РНК, активації синтезу транспортують катіони білків і ферментів, а також підвищенні проникності мембран для амінокислот. Основні фізіологічні ефекти альдостерону полягають у підтримці водно-сольового обміну між зовнішнім і внутрішнім середовищем організму.
Одними з головних органів-мішеней гормону є нирки, де альдостерон викликає посилену реабсорбцію натрію в дистальних канальцях з його затримкою в організмі і підвищення екскреції калію з сечею. Під впливом альдостерону відбувається затримка в організмі хлоридів і води, посилене виділення Н-іонів і амонію, збільшується об'єм циркулюючої крові, формується зрушення кислотно-лужного стану в бік алкалозу. Діючи на клітини судин і тканин, гормон сприяє транспорту Na + і води до внутрішньоклітинного простору.
Кінцевим результатом дії є збільшення об'єму циркулюючої крові і підвищення системного артеріального тиску.