8. Биологически активные вещества. Интеграция метаболических процессов (4)

41. Витамины. Классификация и функции в организме.

Витамины — это группа низкомолекулярных органических соединений различного химического происхождения. Витамины являются незаменимыми органическими микрокомпонентами пищи. Суточная потребность чело­века в витаминах составляет лишь незна­чительные их количества (порядка мил­лиграммов или даже микрограммов). Поэтому витамины можно назвать микрокомпо­нентами пищи. Они играют роль катализаторов в раз­личных химических превращениях ма­крокомпонентов пищи. Эти превращения называются об­меном веществ. В тканях витамины присут­ствуют в очень низких концен­трациях.

В настоящее время известно 13 раз­личных витаминов. Они должны содержаться в пищевом рационе людей и животных, чтобы обеспе­чить нормальный рост и жизнедеятель­ность организма. 

Почти все известные витамины присут­ствуют в клетках животных, растений и микроорганизмов, выполняя в них одни и те же важные био­химические функции. Но некоторые организмы не способны синтезировать те или иные витамины, и потому должны получать их из внеш­них источников.

    Витамины имеют общие характерные для них особенности:

    - биосинтез витаминов в основном происходит в растениях. В организмы человека и животных они поступают главным образом с пищей;

  - витамины биологически активны и необходимы для жизненных процессов в малых количествах;

- недостаточное поступление витаминов с пищей или плохое их усвоение приводит к гиповитаминозам;

- при полном отсутствии или при полном нарушении усвоения какого-либо витамина возникают авитаминозы;

- с поступлением в организм больших количеств витаминов развиваются гипервитаминозы.

Действие витаминов основано на том, что, поступая в организм, они превращаются в активные формы, которые входят в состав важнейших ферментов. Поэтому при отсутствии или недостатке витаминов нарушается нормальное развитие организма человека и животных. При этом жизненно важные процессы либо приостанавливаются, либо не протекают совсем. Витамины в составе ферментов регулируют обмен веществ живых организмов.

Классификация витаминов

    1. Жирорастворимые витамины

    Витамин А (антиксерофтальмический)

Витамин D (антирахитический)

    Витамин К₃ (антигеморрагический)

    Витамин Е (витамин, способствующий размножению)

    2. Водорастворимые витамины

    Витамин В₁ (антианевритный)

    Витамин В₂ (рибофлавин)

    Витамин В₆ (антидерматитный)

    Витамин В₁₂ (антианемический)

    Витамин РР (антипелларгический)

    Фолиевая кислота (антианемический).

    Пантотеновая кислота В₃ (антидерматитный).

    Биотин Н (антисеборейный).

    Витамин С (антискорбутный).

    Витамин Р (витамин проницаемости).

Название	Суточная потребность, мг	Коферментная форма	Биологические функции	Характерные признаки авитаминозов
В1 (тиамин)	2-3	ТДФ	Декарбоксилирование а-кетокислот, перенос активного альдегида (транскетолаза)	Полиневрит
В2 (рибофлавин)	1,8-2,6	FAD FMN	В составе дыхательных ферментов, перенос водорода	Поражение глаз (кератиты, катаракта)
B5 (пантотеновая кислота)	10-12	KoA-SH	Транспорт ацильных групп	Дистрофические изменения в надпочечниках и нервной ткани
В6 (пиридоксин)	2-3	ПФ (пиридоксальфосфат)	Обмен аминокислот (трансаминирование, декарбоксилирование)	Повышенная возбудимость нервной системы, дерматиты
PP (ниацин)	15-25	NAD NADP	Акцепторы и переносчики водорода	Симметричный дерматит на открытых участках тела, деменция и диарея
Н (биотин)	0,01-0,02	Биотин	Фиксация СО2, реакции карбоксилирования (например, пирувата и ацетил-КоА)	Дерматиты, сопровождающиеся усиленной деятельностью сальных желёз
Вc (фолиевая кислота)	0,05-0,4	Тетрагидро-фолиевая кислота	Транспорт одноуглеродных групп	Нарушения кроветворения (анемия, лейкопении)
В12 (кобаламин)	0,001-0,002	Дезоксиаденозил-и метилкобаламин	Транспорт метальных групп	Макроцитарная анемия
С (аскорбиновая кислота)	50-75		Гидроксилирование пролина, лизина (синтез коллагена), антиоксидант	Кровоточивость дёсен, расшатывание зубов, подкожные кровоизлияния, отёки
Р (рутин)	Не установлена		Вместе с витамином С участвует в окислительно-восстановительных процессах, тормозит действие гиалуронидазы	Кровоточивость дёсен и точечные кровоизлияния

42. Гормоны, классификация. Гормональная регуляции жизнедеятельности организма.

Гормоны (греч. hormao – привожу в движение) – это вещества, вырабатываемые специализированными клетками и регулирующие обмен веществ в отдельных органах и во всем организме в целом. Для всех гормонов характерна большая специфичность действия и высокая биологическая активность.

1) синтезируются в специальных эндокринных органах и эндокринных клетках (например, гормоны пищеварительного тракта);

2) поступают в кровь и действуют дистанционно на клетки-мишени, имеющие специфические рецепторы (для одного гормона может быть несколько рецепторов, вызывающих различные эффекты);

3) обладают специфическим действием, вызывают специфические реакции.

Важнейшими железами внутренней секреции являются гипофиз, эпифиз, щитовидная и паращитовидная железы, тимус, надпочечники, поджелудочная железа, половые железы, плацента и др.

Поджелудочная железа и половые железы являются железами смешанной секреции, поскольку, кроме гормонов, они вырабатывают секреты, поступающие по выводным протокам, т.е. выполняют функции желез внешней секреции.

Функции гормонов:

1) обеспечение нормального физического, психического и полового развития;

2) регуляция гомеостаза;

3) обеспечение механизмов адаптации организма к изменениям окружающей среды.

С нарушением гормонального обмена связан ряд наследственных и приобретенных заболеваний, сопровождающихся серьезными проблемами в развитии и жизнедеятельности организма (карликовость и гигантизм, сахарный и несахарныйдиабет, микседема, бронзовая болезнь и др).

Классификация по строению

Пептидные гормоны	Стероиды	Производные аминокислот
Адренокортикотропный гормон (кортикотропин, АКТГ)	Альдостерон	Адреналин
Гормон роста (соматотропин, ГР, СТГ)	Кортизол	Норадреналин
Тиреотропный гормон (тиреотропин, ТТГ)	Кальцитриол	Трийодтиронин (Т3)
Лактогенный гормон (пролактин, ЛТГ)	Тестостерон	Тироксин (Т4)
Лютеинизирующий гормон (лютропин, ЛГ)	Эстрадиол
Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ)	Прогестерон

 

Классификация по влиянию на обмен веществ

Белковый обмен	Инсулин, СТГ, АКТГ и кортизол, ТТГ и тироксин
Липидно-углеводный обмен	Инсулин, СТГ, АКТГ и кортизол, ТТГ и тироксин, адреналин, глюкагон
Водно-солевой обмен	Альдостерон, АДГ
Обмен кальция и фосфора	Кальцитонин, паратгормон, кальцитриол
Репродуктивная функция	Гонадотропные гормоны и эстрадиол, эстриол, прогестерон, тестостерон, пролактин, окситоцин

 

Классификация по месту синтеза

Гипоталамус	Кортиколиберин, тиреолиберин, гонадолиберин, соматолиберин, меланолиберин, фоллиберин, пролактолиберин. Пролактостатин, соматостатин, меланостатин.  АДГ (вазопрессин), окситоцин.
Гипофиз	СТГ (соматотропин), АКТГ (кортикотропин), ЛТГ (лактотропин), ТТГ (тиреотропин), МСГ (меланотропин), ФСГ (фоллитропин), ЛГ (лютеотропин).
Периферические железы	Инсулин, глюкагон, кортизол, тироксин, адреналин, альдостерон, эстрадиол, эстриол, тестостерон, кальцитонин, паратгормон.
Эпифиз	Мелатонин. Серотонин.

В настоящее время клетки, которые их синтезируют, объединяют в так называемую диффузную систему. В связи с тем, что эти клетки способны поглощать и декарбоксилировать аминокислоты-предшественники гормонов, их назвали АПУД-клетки или апудоциты. Сейчас уже известно более 50 видов апудоцитов, которые синтезируют серотонин, адреналин, гистамин, инсулин, гастрин, секретин, энкефалины, эндорфины и др. На основании этого, выделяют следующие варианты действия гормонов:

1. Гормональное, или собственно эндокринное, при котором гормон выделяется из клетки-продуцента, попадает в кровь и с током крови подходит к органу-мишени, действуя на расстоянии от места образования гормона.

2. Паракринное, когда гормон из клетки выделяется во внеклеточное пространство, а из него воздействует на клетки-мишени, расположенные рядом.

3. Аутокринное, когда гормон действует на те же клетки, в которых он образуется.

Механизмы действия гормонов

1. Механизм действия стероидных гормонов. Стероидные гормоны легко проникают через клеточную мембрану. В цитозоле взаимодействуют с соответствующим рецептором. Образовавшийся комплекс поступает в ядро, где взаимодействует с ДНК, в результате чего активируются процессы транскрипции, происходит трансляция РНК и увеличивается синтез белка.

2. Механизм действия тиреоидных гормонов. Они связывается с ядерным хроматином, активирует транскрипцию и синтез 10 – 12 белков-ферментов, участвующих в метаболизме, и активирует процессы энергообразования.

3. Механизм действия белковых гормонов, катехоламинов, серотонина, гистамина. Эти гормоны взаимодействуют с рецепторами, расположенными на поверхности клетки, и сигнал от них передается на так называемые вторичные посредники (Са2+ и др.), которые далее активируют ферменты, участвующие в синтезе белков, секреции гормонов и т.д.

Гипофиз	СТГ (гормон роста)	Повышает синтез белка, стимулирует использование углеводов, способствует росту скелета. Медиатор действия-соматомедин (образуется в печени). Уровень СТГ повышается в экстренных ситуациях и при снижении уровня глюкозы в крови.
Нейрогипофиз (задняя доля)	Антидиуретический гормон (вазопрессин)	Увеличивает проницаемость мембран клеток почечных канальцев, увеличивает обратное всасывание воды и уменьшает диурез, вызывает сокращение артериол, тем самым повышая артериальное давление.
Окситоцин	Выделяется в кровь рефлекторно при сосании молока или доении, вызывает сокращение миоэпителия, альвеол молочной железы, обеспечивая молокоотдачу. При родах вызывает сокращение матки.
Щитовидная железа	Тироксин (Т4), 3-йодтиронин (Т3)	Влияют на все клетки организма и все виды обмена, на рост и на развитие, усиливает ОВР в тканях, увеличивает потребляемость кислорода, стимулирует рост и развитие половой системы, обеспечивает рост волос, характерную окраску перьев, участвует в развитии и функциях нервной системы и её возбудимости.
Паращитовидная железа	Паратгормон.	Он увеличивает активность остеокластов, которые вызывают местное разрушение костной ткани, при этом освобождается кальций и фосфор поступающий в кровь, где повышается их концентрация. Усиливается всасывание кальция из кишечника и обеспечивает определённый уровень кальция в крови
Тимус	Тимозин, Тимин, Т-активин	Стимулирует лимфопоэз-процесс образования и созревания лимфоцитов. Под его влиянием образуются Т-лимфоциты (клетки иммунной памяти. Активирует клеточную мембрану, участвующую в нервно мышечные передачи импульсов в углеводном обмене и Ca
Поджелудочная железа	Инсулин	Понижает уровень глюкозы в крови. Из поджелудочной железы по воротной вене поступает в печень, где часть его разрушается. Оттуда поступает в кровь 95%циркулирующей в связанной форме и 45% свободная форма. Только свободная форма обладает функциональной активностью. Повышает проницаемость мембран для глюкозы и обеспечивает синтез гликогена из глюкозы, который откладывается в печени.
Яичники	Эстрогены: эстрадиол и его метаболиты: эстрон и эстриол.	Обеспечивает вторичные половые признаки, вызывает половую доминанту, участвует в регуляции обменных процессов, действует на яичники, на матку, влагалище и молочные железы, стимулирует развитие и созревание яйцеклетки, необходимо участие андрогенов.
Жёлтое тело	Прогестерон	Гормон сохранения беременности.
релаксин	Снижает тонус мышц шейки матки и облегчает роды
Плацента	Хорионический гонадотропн:	Гонадотропин гормон беременности. Обеспечивает процесс беременности и роды.
Семенники	Андрогены (тестостерон)	Обеспечивает рост, развитие функций органов размножения самца, способствует сперматогенезу, стимулирует нервные процессы, повышает адаптивные возможности организма, сопротивление к неблагоприятным факторам и работоспособность органа.
Эпифиз	Серотонин	Медиатор межнейронных связей, участвует в регуляции артериального и кровяного давления, регулирует температуру тела и дыхание.
Желудок	Гастрин	Стимулирует секрецию соляной кислоты и пепсина в желудке, усиливает моторику желудка двенадцатиперстной кишки и желчного пузыря.
Кишечник	Секретин	Стимулирует процесс образования поджелудочного сока, кишечного сока, желчи и пепсина в желудке. Тормозит моторику желудка и кишечника.
Поджелудочная железа	Липокаин	Стимулирует процесс образования жирных кислот в печени, предотвращает жировое превращение в печени.
Почки	Ренин-фермент	Превращает ангиотензиноген в ангиотензим-1, а он в лёгких превращается в ангиотензим-2-обладающий биологической активностью. Суживает сосуды и повышает артериальное кровяное давление

Гормональная регуляция уникальна тем, что она проводится почти мгновенно и при этом использует очень малое количество активного вещества. Другая особенность - это дистанцирование: гомон может вырабатываться только в одной железе, при этом попадать в орган воздействия, находящийся в другой части организма. Еще одна функция– быстрое торможение процесса. Организм не ждет, пока активный элемент выведет из организма естественный обмен веществ, он вырабатывает гормон-иннактиватор. Тот прекращает действие активного гормона практически мгновенно.

Гормональная система регуляции разбивается на несколько ступеней: Связь рецептора с соответствующим гормоном. Связь рецептор-гормон вступает в реакцию с G-белком, меняя его структуру. Полученная связь белка гормона-рецептора вызывает реакцию аденилатциклазы в клетке. На следующем этапе аденилатциклаза вызывает реакцию протеинкиназы, что соответственно приводит к активации белковых ферментов. Данная гормональная регуляция функций называется аденилатциклазной системой. Существует еще одна система - гуанилатциклазная. По принципу регуляции гормонального цикла она схожа с аденилатциклазной системой, но при ее работе сигнал с последовательности воздействия на белки в клетке способен усиливаться в десятки раз. Еще существует схожие способы сигнализации – Са2+-мессенджерная система и инозитолтрифосфатная система.

1. Гормональная регуляция. В гипоталамусе вырабатываются либерины и статины, которые из гипоталамуса попадают в гипофиз и усиливают (либерины) или уменьшают (статины) образование соответствующих гормонов в аденогипофизе. В свою очередь, гормоны аденогипофиза – адренокортикотропный гормон (АКТГ), лютеотропный гормон (ЛГ), соматотропный гормон (СТГ), тиреотропный гормон (ТТГ) – вызывают изменения образования гормонов в соответствующих железах внутренней секреции.

2. Регуляция секреции гормонов по типу обратной отрицательной или положительной связи. Осуществляется в гормональных цепях, в которых выделение одного гормона стимулирует выделение следующего и т.д., а затем конечный гормон цепи стимулирует (положительная связь) или тормозит (отрицательная связь) выделение первого гормона этой цепи. Примером такой регуляции является уменьшение выделения тиролиберина гипоталамусом под влиянием тироксина.

3. 3. Регуляция с участием структур ЦНС. При активации симпатической нервной системы повышается продукция адреналина в мозговом слое надпочечников. Психоэмоциональные воздействия через структуры лимбической системы и гипоталамические образования способны существенно влиять на деятельность клеток, синтезирующих гормоны.

43. Механизмы передачи гормонального сигнала.

Несмотря на огромное разнообразие гормонов и гормоноподобных веществ, в основе биологического действия большинства гормонов лежат почти одинаковые фундаментальные механизмы, передающие информацию от одних клеток к другим.

Известно, что направленность и тонкая регуляция процесса передачи информации обеспечиваются, прежде всего, наличием на поверхности клеток рецепторных молекул (чаще всего белков), узнающих гормональный сигнал. Этот сигнал рецепторы трансформируют в изменение концентраций внутриклеточных посредников, получивших название вторичных мессенджеров, уровень которых определяется активностью ферментов, катализирующих их биосинтез и распад.

По своей химической природе рецепторы почти всех биологически активных веществ оказались гликопротеинами, причем «узнающий» домен (участок) рецептора направлен в сторону межклеточного пространства, в то время как участок, ответственный за сопряжение рецептора с эффекторной системой (с ферментом, в частности), находится внутри (в толще) плазматической мембраны. Общим свойством всех рецепторов является их высокая специфичность по отношению к одному определенному гормону. Известно также, что сопряжение рецептора с эффекторными системами осуществляется через так называемый G-белок, функция которого заключается в обеспечении многократного проведения гормонального сигнала на уровне плазматической мембраны. G-белок в активированной форме стимулирует через аденилатциклазу синтез цАМФ, который запускает каскадный механизм активирования внутриклеточных белков.

Общим фундаментальным механизмом, посредством которого реализуются биологические эффекты «вторичных» мессенджеров внутри клетки, является процесс фосфорилирования – дефосфорилирования белков при участии широкого разнообразия протеинкиназ, катализирующих транспорт концевой группы от АТФ на ОН-группы серина и треонина.

Механизм передачи сигнала гормонов аминокислотой и белковой природы

Эти гормоны в силу своей гидрофильности не способны проникать внутри клетки,и для влияния на внутриклеточный метаболизм они связываются с белками-рецепторами, локализованными на поверхности цитоплазматических мембран.Связывание гормона с рецептором на поверхности приводит к активации белкового рецептора и как следствие-к образованию внутри клетки вторичных посредников(мессенджеров)=>они запускают внутриклеточный биологический ответ.

Для регуляции деятельности клетки с помощью гормонов, находящихся в плазме крови, необходимо обеспечить возможность клетки воспринимать и обрабатывать этот сигнал. Эта задача усложняется тем, что сигнальные молекула (нейромедиаторы, гормоны, эйкозаноиды) имеют разную химическую природу, реакция клеток на сигналы должна быть различной по направленности и адекватной по величине.

Существует два основных механизма действия сигнальных молекул по локализации рецептора:

1. Мембранный-рецептор расположен на мембране. Для этих рецепторов в зависимости от способа передачи гормонального игнала в клетку выделяют три вида мембраносвязанных рецепторов и , соответственно, три механизма передачи сигнала. по данному механизму работают пептидные и белковые гормоны, катехоламины, эйкозаноиды.

2. Цитозольный-рецептор расположен в цитозоле.

Виды мембраносвязанных рецепторов.

1. Рецепторы, обладающие каталитической активностью – при взаимодействии лиганда с рецептором активируется внутриклеточная часть (домен) рецептора, имеющий тирозинфосфатазную или гуанилатциклазную активность. По этому механизму действуют инсулин, пролактин, ростовые факторы, интерфероны и т.д.

2. Каналообразующие рецепторы-присоединение лиганда к рецептору вызывает открытие ионного канала на мембране. Таким образом действуют нейромедиаторы (ацетилхолин, глицин, серотонин, глутамат и т. д.).

3.Рецепторы, связанные с G-белками-передача сигнала от гормона происходит при посредстве G-белка. G-белок влияет на ферменты, образующие вторичные мессенджеры (посредники). Последние передают сигнал на внутриклеточные белки. Большинство гормонов действуют по данному механизму.К третьему виду относятся аденилатциклазный и кальций фосфолипидный механизмы:

44. Синтез и секреция инсулина, глюкагона. Роль этих гормонов в регуляции обменных процессов.

Строение

Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Всего в зрелом инсулине человека присутствует 51 аминокислота и его молекулярная масса равна 5,7 кДа.

Синтез

Инсулин синтезируется в β-клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, на N-конце которого находится концевая сигнальная последовательность из 23 аминокислот, служащая проводником всей молекулы в полость эндоплазматической сети. Здесь концевая последовательность сразу отщепляется и проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи. На данном этапе в молекуле проинсулина присутствуют А-цепь, В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для "созревания" гормона . По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (31 аминокислота) и формируется готовая молекула инсулина. В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn²⁺.

Регуляция синтеза и секреции

Секреция инсулина происходит постоянно, и около 50% инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи или иными влияниями. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина.

Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л. Особенностью этой стимуляции является двухфазное усиление секреции инсулина:

• первая фаза длится 5-10 минут и концентрация гормона может 10-кратно возрастать, после чего его количество понижается,

• вторая фаза начинается примерно через 15 минут от начала гипергликемии и продолжается на протяжении всего ее периода, приводя к увеличению уровня гормона в 15-25 раз.

Чем дольше в крови сохраняется высокая концентрация глюкозы, тем большее число β-клеток подключается к секреции инсулина.

Индукция синтеза инсулина происходит от момента проникновения глюкозы в клетку до трансляции инсулиновой мРНК. Она регулируется повышением транскрипции гена инсулина, повышением стабильности инсулиновой мРНК и увеличением трансляции инсулиновой мРНК.

Активация секреции инсулина

1. После проникновения глюкозы в β-клетки (через ГлюТ-1 и ГлюТ-2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе), 2. Далее глюкоза аэробно окисляется, при этом скорость окисления глюкозы линейно зависит от ее количества, 3. В результате нарабатывается АТФ, количество которого также прямо зависит от концентрации глюкозы в крови, 4. Накопление АТФ стимулирует закрытие ионных K⁺-каналов, что приводит к деполяризации мембраны, 5. Деполяризация мембраны приводит к открытию потенциал-зависимых Ca²⁺-каналов и притоку ионов Ca²⁺ в клетку, 6. Поступающие ионы Ca²⁺ активируют фосфолипазу C и запускают кальций-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием ДАГ и инозитол-трифосфата (ИФ₃), 7. Появление ИФ₃ в цитозоле открывает Ca²⁺-каналы в эндоплазматической сети, что ускоряет накопление ионов Ca²⁺ в цитозоле, 8. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca²⁺ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу, 9. Далее происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn²⁺ и выход молекул активного инсулина в кровоток.

Мишени

Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных, но в разном количестве. Нервные клетки не имеют рецепторов к инсулину, т.к. последний просто не проникает через гематоэнцефалический барьер.

Наибольшая концентрация рецепторов наблюдается на мембране гепатоцитов (100-200 тыс на клетку) и адипоцитов (около 50 тыс на клетку), клетка скелетной мышцы имеет около 10 тысяч рецепторов, а эритроциты - только 40 рецепторов на клетку.

Глюкагон представляет собой гормон полипептидной природы, выделяемый a-клетками поджелудочной железы. Основной функцией этого гормона является поддержание энергетического гомеостаза организма за счет мобилизации эндогенных энергетических рессурсов, этим объясняется его суммарный катаболический эффект.

В состав полипептидной цепи глюкагона входит 29 аминокислотных остатков, его молекулярная масса 4200, в его составе отсутствует цистеин. Глюкагон был синтезирован химическим путем, чем была окончательно подтверждена его химическая структура.

Основным местом синтеза глюкагона являются a-клетки поджелудочной железы, однако довольно большие количества этого гормона образуются и в других органах желудочно-кишечного тракта. Синтезируется глюкагон на рибосомах a-клеток в виде более длинного предшественника с молекулярной массой около 9000. В ходе процессинга происходит существенное укорочение полипептидной цепи, после чего глюкагон секретируется в кровь. В крови он находится в свободной форме. Основная часть глюкагона инактивируется в печени путем гидролитического отщепления 2 аминокислотных остатков с N-конца молекулы.

Секреция глюкагона a-клетками поджелудочной железы тормозится высоким уровнем глюкозы в крови, а также соматостатином, выделяемым D-клетками поджелудочной железы. Стимулируется секреция понижением концентрации глюкозы в крови, однако механизм этого эффекта неясен. Кроме того, секрецию глюкагона стимулируют соматотропный гормон гипофиза, аргинин и Са²⁺.

Механизм действия глюкагона В механизме действия глюкагона первичным является связывание со специфическими рецепторами мембраны клеток, образовавшийся глю-кагонрецепторный комплекс активирует аденилатциклазу и соответственно образование цАМФ. Последний, являясь универсальным эффектором внутриклеточных ферментов, активирует протеинкиназу, которая в свою очередь фосфорилирует киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу.

Фосфорилирование первого фермента способствует формированию активной гликоген-фосфорилазы и соответственно распаду гликогена с образованием глюкозо-1-фосфата, в то время как фосфорилирование гликогенсинта-зы сопровождается переходом ее в неактивную форму и соответственно блокированием синтеза гликогена. Общим итогом действия глюкагона являются ускорение распада гликогена и торможение его синтеза в печени, что приводит к увеличению концентрации глюкозы в крови.

Под действием глюкагона в гепатоцитах ускоряется мобилизация гликогена с выходом глюкозы в кровь. Этот эффект гормона обусловлен активацией гликогенфосфорилазы и ингибированием гликогенсинтетазы в результате их фосфорилирования. Следует заметить, что глюкагон, в отличие от адреналина, не оказывает влияния на скорость гликогенолиза в мышцах.

Глюкагон: во-первых, он ускоряет расщепление белков в печени; во-вторых, увеличивается активность ряда ферментов, таких как фруктозо-1,6-бисфосфатаза, фосфоенолпируваткарбоксикиназа, глюкозо-6-фосфатаза. также происходит увеличение поступления глюкозы в кровь.

Глюкагон стимулирует липолиз в липоцитах, увеличивая тем самым поступление в кровь глицерола и высших жирных кислот. В печени гормон тормозит синтез жирных кислот и холестерола из ацетил-КоА, а накапливающийся ацетил-КоА используется для синтеза ацетоновых тел. Таким образом, глюкагон стимулирует кетогенез.

В почках глюкагон увеличивает клубочковую фильтрацию, по-видимому, этим объясняется наблюдаемое после введения глюкагона повышение экскреции ионов натрия, хлора, калия, фосфора и мочевой кислоты.

Связь инсулина и глюкагона:

Оба гормона вырабатываются поджелудочной железой для регуляции обмена веществ. Вот, чем они похожи: быстро реагируют на изменение уровня сахара, инсулин вырабатывается при повышении, а глюкагон – при понижении; вещества участвуют в липидном обмене: инсулин стимулирует, а глюкагон расщепляет, превращая жир в энергию; участвуют в белковом обмене: глюкагон блокирует поглощение аминокислот организмом, а инсулин ускоряет синтез вещества. Поджелудочная железа вырабатывает и другие гормоны, но нарушения в балансе этих веществ появляются чаще. Функции инсулина Функции глюкагона Снижает показатели глюкозы Превращает гликоген в глюкозу при ее недостатке Стимулирует накопление жировых кислот Расщепляет жир, превращая его в «топливо» для организма Повышает уровень холестерина Понижает уровень холестерина Ухудшает работу печени за счет скопление жирных кислот Улучшает работу печени, восстанавливая клетки Предотвращает расщепление белка в мышцах Стимулирует распад аминокислот Вымывает излишки кальция из организма Усиливает кровообращение в почках, выводит соли натрия, нормализует количество кальция В таблице понятно отображены противоположные роли в регуляции обменных процессов гормонами. Соотношение гормонов в организме Участие в обмене веществ обоих гормонов – залог оптимального уровня энергии, получаемого в результате выработки и сжигания различных компонентов. Взаимодействие гормонов получило название инсулин глюкагонового индекса. Он присваивается всем продуктам и обозначает, что в результате получит организм – энергию или жировые запасы. Если индекс низкий (с преобладанием глюкагона), то при расщеплении компонентов еды основная их часть пойдет на восполнение энергетических запасов. Если еда стимулирует выработку инсулина, то она отложится в жир. Если человек употребляет белковую пищу, то она стимулирует выработку глюкагона, если же поступаю углеводистые продукты, то вырабатывается инсулин. Если в питании преобладает клетчатка из овощей, а также есть полезные растительные жиры, то уровень гормонов не изменится. При гармоничном соотношении всех компонентов пищи баланс гормонов остается на одном уровне. Если человек злоупотребляет белковыми продуктами или углеводами, то это приводит к хроническому понижению одного из показателей. Как следствие, развивается нарушение обмена веществ. Расщепляются углеводы по-разному: простые (сахар, рафинированная мука) – быстро проникают в кровь и вызывают резкий выброс инсулина; сложные (цельнозерновая мука, крупы) – медленно повышают инсулин. Гликемический индекс (ГИ) – способность продуктов влиять на уровень сахара. Чем выше индекс, тем сильнее они повышают глюкозу. Не вызывают резких скачков сахара продукты, ГИ которых равен 35-40. При нарушении обмена веществ из питания исключают продукты, которые обладают максимальным показателем ГИ: сахара, выпечка, рисовая лапша, мёд, печеный картофель, вареная морковь, пшено, хлопья из кукурузы, виноград, бананы, манная крупа. Почему баланс инсулина и глюкагона так важен Действия глюкагона и инсулина тесно связаны, только за счет хорошего баланса гормонов обмен жиров, белков и углеводов остается в норме. Под действием внешних и внутренних факторов – болезней, наследственности, стрессов, питания и экологии – баланс может измениться. Проявляется дисбаланс инсулина и глюкагона следующими признаками: острое чувство голода, даже если человек поел час назад; резкие колебания сахара в крови – он то снижается, но вновь возрастает; масса мышц снижается; настроение часто меняется – от подъема до полной апатии в течение дня; человек набирает вес – на бёдрах, руках, животе. Бороться с причинами и следствиями дисбаланса нужно, так как они приводят к развитию болезней. Для устранения нарушенного уровня гормонов меняют диету. В нее включают больше фруктов и овощей, крупы (кроме пшеничной, рисовой), сокращают потребление животных жиров. А вот растительные липид поддержат обмен веществ. Физические нагрузки – отличный способ профилактики и устранения лишнего веса. Если же дисбаланс долго сохраняется, то у человека возникают болезни: сахарный диабет; сбои в работе нервной системы; снижение мозговой активности; сердечно-сосудистые болезни; ожирения и нарушение пищевого поведения; проблемы с усвоением глюкозы; панкреатит; атеросклероз, гиперлипопротеинемия; нарушение обмена веществ и мышечная дистрофия. При подозрении на гормональный дисбаланс сдают анализы крови, а также получают консультацию эндокринолога. Функции инсулина и глюкагона противоположны, но неразрывны. Если один гормон перестает вырабатываться, как надо, то страдает функциональность второго. Быстрое устранение гормонального дисбаланса медицинскими препаратами, народными средствами и диетой – единственный способ предотвращения болезней. Гипогликемия – опасное состояние, при котором уровень глюкозы в крови падает ниже нормы. Такое состояние могут вызвать очень тяжелые физические нагрузки, особенно при низкокалорийной диете, особенно на голодный желудок, сильные психологические потрясения, сильные эмоции, голодание или другие системы приемы пищи с большими перерывами между едой и/или малым ее количеством. В таком случае вы можете почувствовать слабость, как в примере выше, тошноту, сильный приступ голода. Решается все это повышение уровня глюкозы в крови после приема пищи.  Чтобы быстро поднять уровень глюкозы можно использовать быстрые углеводы – сладости, соки, фрукты. Избыток глюкозы в крови (гипергликемия) – причина инсулинорезистентности – потери чувствительности клеток к инсулину и развития сахарного диабета.