Glukagon i insulina to hormony trzustkowe. Funkcją wszystkich hormonów jest regulacja metabolizmu w organizmie. Główną funkcją insuliny i glukagonu jest dostarczanie organizmowi substratów energetycznych po posiłkach i na czczo. Po zjedzeniu należy zadbać o to, aby glukoza dostała się do komórek i zmagazynowała jej nadmiar. W okresie postu pozyskuj glukozę z rezerw (glikogenu) lub syntetyzuj ją lub inne substraty energetyczne.
Powszechnie uważa się, że insulina i glukagon rozkładają węglowodany. To nie jest prawda. Enzymy zapewniają rozkład substancji. Hormony regulują te procesy.
Synteza glukagonu i insuliny
Hormony są produkowane w gruczołach dokrewnych. Insulina i glukagon – w trzustce: insulina w komórkach β, glukagon – w komórkach α wysp Langerhansa. Oba hormony mają charakter białkowy i są syntetyzowane z prekursorów. Insulina i glukagon są uwalniane w przeciwstawnych stanach: insulina w hiperglikemii, glukagon w hipoglikemii. Okres półtrwania insuliny wynosi 3-4 minuty, jej stałe zmienne wydzielanie utrzymuje wąski poziom glukozy we krwiw ciągu.
Skutki insuliny
Insulina reguluje metabolizm, przede wszystkim stężenie glukozy. Wpływa na procesy błonowe i wewnątrzkomórkowe.
Błonowy wpływ insuliny:
- stymuluje transport glukozy i wielu innych cukrów prostych,
- stymuluje transport aminokwasów (głównie argininy),
- stymuluje transport kwasów tłuszczowych,
- stymuluje wchłanianie jonów potasu i magnezu przez komórkę.
Insulina ma działanie wewnątrzkomórkowe:
- stymuluje syntezę DNA i RNA,
- stymuluje syntezę białek,
- zwiększa stymulację enzymu syntazy glikogenu (zapewnia syntezę glikogenu z glukozy – glikogenezę),
- stymuluje glukokinazę (enzym promujący przemianę glukozy w glikogen w warunkach jej nadmiaru),
- hamuje glukozo-6-fosfatazę (enzym, który katalizuje konwersję glukozo-6-fosforanu do wolnej glukozy, a tym samym podnosi poziom cukru we krwi),
- stymuluje lipogenezę,
- hamuje lipolizę (dzięki hamowaniu syntezy cAMP),
- stymuluje syntezę kwasów tłuszczowych,
- aktywuje Na+/K+-ATP-ase.
Rola insuliny w transporcie glukozy do komórek
Glukoza wchodzi do komórek za pomocą specjalnych białek transportowych (GLUT). Liczne GLUT są zlokalizowane w różnych komórkach. W błonach komórkowych mięśni szkieletowych i mięśnia sercowego, tkance tłuszczowej, leukocytach i warstwie korowej nerekdziałają transportery insulinozależne - GLUT4. Transportery insuliny w błonach OUN i komórek wątroby są od niej niezależne, dlatego zaopatrzenie komórek tych tkanek w glukozę zależy tylko od jej stężenia we krwi. W komórkach nerek, jelit, erytrocytów glukoza wnika w ogóle bez nośników przez dyfuzję bierną. Insulina jest więc niezbędna do wejścia glukozy do komórek tkanki tłuszczowej, mięśnia szkieletowego i mięśnia sercowego. Przy braku insuliny do komórek tych tkanek dostanie się tylko niewielka ilość glukozy, niewystarczająca do zaspokojenia ich potrzeb metabolicznych, nawet w warunkach wysokiego stężenia glukozy we krwi (hiperglikemia).
Rola insuliny w metabolizmie glukozy
Insulina stymuluje wykorzystanie glukozy poprzez kilka mechanizmów.
- Zwiększa aktywność syntazy glikogenu w komórkach wątroby, stymulując syntezę glikogenu z reszt glukozy.
- Zwiększa aktywność glukokinazy w wątrobie, stymulując fosforylację glukozy z wytworzeniem glukozo-6-fosforanu, który „blokuje” glukozę w komórce, ponieważ nie jest w stanie przejść przez błonę z komórka do przestrzeni pozakomórkowej.
- Hamuje fosfatazę wątrobową, która katalizuje odwrotną konwersję glukozo-6-fosforanu do wolnej glukozy.
Wszystkie powyższe procesy zapewniają wchłanianie glukozy przez komórki tkanek obwodowych i zmniejszają jej syntezę, co prowadzi do obniżenia stężenia glukozy we krwi. Ponadto zwiększone wykorzystanie glukozy przez komórki pozwala zachować rezerwy innych wewnątrzkomórkowych substratów energetycznych – tłuszczów i białek.
Rola insuliny w metabolizmie białek
Insulina stymuluje zarówno transport wolnych aminokwasów do komórek, jak i syntezę w nich białek. Synteza białek jest stymulowana na dwa sposoby:
- ze względu na aktywację mRNA,
- poprzez zwiększenie podaży aminokwasów do komórki.
Ponadto, jak wspomniano powyżej, zwiększone wykorzystanie glukozy jako substratu energetycznego przez komórkę spowalnia rozpad zawartego w niej białka, co prowadzi do zwiększenia rezerw białka. Dzięki temu efektowi insulina bierze udział w regulacji rozwoju i wzrostu organizmu.
Rola insuliny w metabolizmie tłuszczów
Błonowe i wewnątrzkomórkowe działanie insuliny prowadzi do zwiększenia zapasów tłuszczu w tkance tłuszczowej i wątrobie.
- Insulina zapewnia przenikanie glukozy do komórek tkanki tłuszczowej i stymuluje w nich jej utlenianie.
- Stymuluje tworzenie lipazy lipoproteinowej w komórkach śródbłonka. Ten rodzaj lipazy fermentuje hydrolizę triacylogliceroli związanych z lipoproteinami krwi i zapewnia przepływ powstałych kwasów tłuszczowych do komórek tkanki tłuszczowej.
- Hamuje wewnątrzkomórkową lipazę lipoproteinową, hamując w ten sposób lipolizę w komórkach.
Funkcje glukagonu
Glukagon wpływa na metabolizm węglowodanów, białek i tłuszczów. Można powiedzieć, że glukagon pod względem działania jest antagonistą insuliny. Głównym rezultatem pracy glukagonu jest wzrost stężenia glukozy we krwi. To glukagon utrzymujewymagany poziom substratów energetycznych – glukozy, białek i tłuszczów we krwi w okresie postu.
1. Rola glukagonu w metabolizmie węglowodanów.
Zapewnia syntezę glukozy poprzez:
- wzmocnienie glikogenolizy (rozkład glikogenu do glukozy) w wątrobie,
- zwiększona glukoneogeneza (synteza glukozy z prekursorów niewęglowodanowych) w wątrobie.
2. Rola glukagonu w metabolizmie białek.
Hormon stymuluje transport aminokwasów glukagonu do wątroby, co przyczynia się do wzrostu komórek wątroby:
- synteza białek,
- synteza glukozy z aminokwasów – glukoneogeneza.
3. Rola glukagonu w metabolizmie tłuszczów.
Hormon aktywuje lipazę w tkance tłuszczowej, w wyniku czego wzrasta poziom kwasów tłuszczowych i glicerolu we krwi. To w końcu ponownie prowadzi do wzrostu stężenia glukozy we krwi:
- glicerol jako prekursor niewęglowodanowy bierze udział w procesie glukoneogenezy - syntezy glukozy;
- Kwasy tłuszczowe są przekształcane w ciała ketonowe, które są wykorzystywane jako substraty energetyczne, chroniące zapasy glukozy.
Związek hormonów
Insulina i glukagon są ze sobą nierozerwalnie związane. Ich zadaniem jest regulowanie stężenia glukozy we krwi. Glukagon zapewnia jego wzrost, insulina - spadek. Wykonują odwrotną pracę. Bodźcem do produkcji insuliny jest wzrost stężenia glukozy we krwi, glukagon - spadek. Dodatkowo produkcja insuliny hamuje wydzielanie glukagonu.
Jeśli synteza jednego z tych hormonów jest zaburzona, drugi zaczyna działać nieprawidłowo. Np. w cukrzycy poziom insuliny we krwi jest niski, hamujący wpływ insuliny na glukagon jest osłabiony, w efekcie poziom glukagonu we krwi jest zbyt wysoki, co prowadzi do stałego wzrostu krwi glukoza, która charakteryzuje tę patologię.
Nieprawidłowa produkcja hormonów, ich nieprawidłowe proporcje prowadzą do błędów w żywieniu. Nadużywanie pokarmów białkowych stymuluje nadmierne wydzielanie glukagonu, węglowodanów prostych – insuliny. Pojawienie się braku równowagi w poziomie insuliny i glukagonu prowadzi do rozwoju patologii.
