Glukagon
| Glukagon | |
 Strukturní vzorec glukagonu | |
| Prekurzor | proglukagon, upravený protein-konvertázou 2 v α-buňkách pankreatu [1] |
|---|---|
| Žláza | pankreas |
| Struktura | Glukagon je jednoduchý peptid dlouhý 29 aminokyselin. Neobsahuje disulfidové můstky. Pokud jde o sekundární strukturu, vytváří α-helix, který je stabilizovaný převážně hydrofóbními interakcemi.[2] |
| Cílový orgán/tkáň | GIT |
| Receptor | glukagonové receptory spřažené s G-proteinem |
| Účinky | viz článek |
| OMIM | 138030 |
Glukagon patří mezi pankreatické hormony. Je produkovaný v specializovaných buňkách – tzv. α-buňky ostrůvků pankreatu. Je to polypeptid, reguluje energetický metabolismus. Jeho hladina stoupá zejména několik hodin po jídle, proto je nazývaný také hormonem hladovění a nedostatku. α-buňky se nachází hlavně na periferii, krev k nim přichází z centra Langerhansova ostrůvku, už obohacená o inzulin. α-buněk je podstatně méně než β-buněk (asi třetinové množství). Glukagon působí všeobecně jako antagonista inzulinu.
Struktura, syntéza, sekrece[upravit | editovat zdroj]
Strukturou je jednoduchý polypeptid, nenachází se v něm disulfidové můstky. Syntéza probíhá klasicky – nejdříve vzniká preprohormon a následně po úpravách definitivně glukagon. Sekrece úzce souvisí s iontovými kanály.
- V případě nízké hladiny glukózy (transportér pro glukózu SLC2A1 – aktivní při nízké hladině glukózy, normální hladina glukózy je 3,6–5,5 mmol/l) jsou aktivní Ca2+ kanály typu T (Existuje několik podtypů Ca2+ kanálů: L, T, N), membránový potenciál α-buněk je okolo −60mV.
- Současně jsou inaktivní ATP-dependentní K+ kanály (jsou otevřeny).
- Potenciál postupně roste, otvírají se kanály Na+ a Ca2+ typu N – vzniká akční potenciál a dochází k následně sekreci glukagonu.
- V případě zvýšení hladiny glukózy stoupá množství ATP v buňce a dochází k uzavření K+ kanálů. Depolarizace způsobuje, že kanály, které se účastnily akčního potenciálu, jsou inaktivní.
- Kromě glukózy působí na sekreci glukagonu i FFA (free fatty acids) a AMK. Krátkodobé působení FFA způsobuje uvolňování glukagonu (nepřímo, působí na Ca2+ kanál typu L, tím zvyšují vstup Ca2+ do buňky). Dlouhodobé působení FFA způsobuje uvolňování glukagonu, ale inhibuje proliferaci buněk.
- Různé AMK mohou stimulovat (Arg, Glu, Ala, Leu), nebo inhibovat (Ile, Leu) sekreci glukagonu.
Regulace sekrece na úrovni Langerhansova ostrůvku[upravit | editovat zdroj]
Kromě všech zmíněných procesů dochází k ovlivnění sekrece také na úrovni samotného ostrůvku, tj. autokrinně či parakrinně. Autokrinně působí glukagon sám na α-buňky. Receptory spřažené s G proteiny zvyšují hladinu cAMP, následně roste hladina proteinkinázy A (PKA) a stoupá hladina Ca2+ v plazmě. Vápník způsobuje fúzi granul obsahujících glukagon s cytoplazmatickou membránou (fosforylace cytoskeletu, podobně jako u β-buněk). Parakrinně působí zbylé hormony ostrůvku – inzulin a somatostatin (v důsledku uspořádání buněk v ostrůvku). Inzulin jednak velmi stimuluje ATP-dependentní K+ kanály, dojde k hyperpolarizaci membrány – to působí inhibičně na uvolňování glukagonu. Inzulin taktéž inhibuje Ca2+ kanály. Spolu s inzulinem se z β-buněk uvolňuje amylin, který inhibuje sekreci glukagonu indukovanou aminokyselinami. Somatostatinu je podstatně méně než inzulinu a glukagonu, působí inhibičně na uvolňování obou hormonů. Existuje několik subtypů somatostatinového receptoru (SSTR1, SSTR5 – β-buněk, SSTR2 – α-buněk). V α-buňkách, podobně jako inzulin, aktivuje somatostatin K+ kanál a způsobí hyperpolarizaci.
Mechanizmus účinku[upravit | editovat zdroj]
Souvisí s receptorem spřaženým s G proteinem. Receptor je jednoduchý transmembránový protein, navázáním glukagonu odevzdává signál zejména dvěma cestami: jednak dojde k aktivaci adenylátcyklázy, stoupne hladina cAMP a aktivuje se PKA. Na druhé straně může dojít k aktivaci fosfolipázy C, ta rozštěpí fosfoinositol-bisfosfát, vznikne inositol-3-fosfát a výsledkem bude zvýšená hladina Ca2+ (vápník se vyleje ze zásob endoplazmatického retikula).
PKA působí na DNA (přes peroxisome proliferator-activated receptor γ-coactivator-1 (PPARGC1A) a cAMP response element-binding protein (CREB), indukce transkripce genů pro fosfoenolpyruvátkarboxykinázu a glukóza-6-fosfatázu – enzymy nezbytné pro glukoneogenezi). Spolu s vápníkem též působí fosforylací na enzymy metabolických drah.
Účinky glukagonu[upravit | editovat zdroj]
Glukagon všeobecně působí proti inzulinu. Je možné říct, že poměr hladiny inzulin/glukagon určuje, kterými cestami se bude energetický metabolizmus ubírat (nejvýraznější je to v játrech):
- Výše zmíněnou indukcí v jádře stoupne hladina enzymů glukoneogeneze.
- Zároveň (díky PKA) je aktivní glykogenfosforyláza a nastupuje glykogenolýza. Glukóza je ušetřena pro mozek, energetickým substrátem pro ostatní tkáně jsou hlavně FFA.
- Glukagon také podporuje vstup AMK potřebných pro glukoneogenezi do jater (Ala, Gly, Pro).
- V adipocytech aktivuje HSL (hormon senzitivní lipáza) a do plazmy se uvolňuje glycerol a FFA.
- Kromě toho působí glukagon na transport iontů a glomerulární filtraci v ledvinách.
Fetální období[upravit | editovat zdroj]
I když se α-buňky tvoří dříve než β-buňky, glukagon je v plazmě fétu detekovatelný asi od 15 týdne.
Využití[upravit | editovat zdroj]
Podává se s.c., i.m. nebo i.v.
- terapie hypoglykémie. Účinek glukagonu je závislý na zásobách glykogenu především v jaterních buňkách. Při jejich vyčerpání např. následkem extrémní svalové námahy nebo hladovění nemá glukagon efekt.
- inhibice motility při vyšetření gastrointestinálního traktu
Odkazy[upravit | editovat zdroj]
Související články[upravit | editovat zdroj]
Reference[upravit | editovat zdroj]
- ↑ ORSKOV, C, J J HOLST a S S POULSEN, et al. Pancreatic and intestinal processing of proglucagon in man. Diabetologia [online]. 1987, vol. 30, no. 11, s. 874-81, dostupné také z <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3446554>. ISSN 0012-186X.
- ↑ X-Ray Analysis Of Glucagon And Its Relationship To Receptor Binding [Hormone] [databáze]. National Library of Medicine, Poslední revize 2009-07-14, [cit. 2010-11-07]. <https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/pdb/1GCN>.
Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]
- DUŠKA, František. Biochemie v souvislostech, 1.díl – základy energetického metabolizmu. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2006. 165 s. ISBN 80-246-1116-3.
- MURRAY, Robert K.. Harperova biochemie. 2. vydání. Jinočany : H&H, 1998. 872 s. ISBN 80-7319-013-3.
- MOORE, Keith L. a PERSAUD. Zrození člověka : embryologie s klinickým zaměřením. 1. vydání. Praha : ISV, 2002. 564 s. ISBN 80-85866-94-3.
- GUYTON, Arthur C. a John E. HALL. Textbook of medical physiology. 11. vydání. Philadelphia : Elsevier Saunders, 2006. 1116 s. ISBN 0-8089-2317-X.
- QUESADA, Ivan, Eva TUDURÍ a Cristina RIPOLL. Physiology of the pancreatic a-cell and glucagon secretion: role in glucose homeostasis and diabetes. Journal of Endocrinology. 2008, vol. 71, no. 199, s. 5-19, ISSN 1479-6805.
