Kateri hormoni in zakaj proizvaja trebušna slinavka

Pankreasa se nanaša na žleze z mešanim izločanjem. Njegova zunanja funkcija je sintetizacija številnih ključnih prebavnih encimov, zlasti amilaze, lipaze, tripsina, kemo-tripsina, karboksipeptidaze itd., Ki vstopajo v črevesje s pankreasnim sokom. Intra-sekretorno funkcijo opravlja, kot jo je leta 1902 ustanovil L.V. Sobolev, otočki trebušne slinavke (otočki Langerhansa), sestavljeni iz celic različnih vrst in proizvajajo hormone, ponavadi nasprotnega učinka. Torej, α- (ali A-) celice proizvajajo glukagon, β- (ali B-) celice sintetizirajo inzulin, δ- (ali D-) celice proizvajajo somatostatin in F-celice, slabo raziskani polipeptid trebušne slinavke. Nato se bosta insulina in glukagon štela za hormona, ki sta izredno pomembna za življenje telesa.

Inzulin. Inzulin, ki je dobil ime po otočkih trebušne slinavke (lat. Insula - otoček), je bil prvi protein, katerega primarno strukturo je leta 1954 odkril F. Sanger. Čisti inzulin so dobili leta 1922 po odkritju izvlečkov otočkov trebušne slinavke F. Bunting in C. Best. Molekul insulina, ki vsebuje 51 aminokislinskih ostankov, sestavljata dve polipeptidni verigi, ki sta na dveh točkah povezani z disulfidnimi mostički. Trenutno je običajno 21-členski peptid označiti z verigo A insulina in verigo B peptidom, ki vsebuje 30 aminokislinskih ostankov. Poleg tega so v mnogih laboratorijih izvedli kemično sintezo inzulina. Človeškemu insulinu je po strukturi najbližji prašičji inzulin, ki v verigi B namesto treonina na položaju 30 vsebuje alanin.

V zaporedju aminokislin pri insulinu pri različnih živalih ni pomembnih razlik. Insulini se razlikujejo po sestavi aminokislin verige A na položajih 8–10.

Po sodobnih idejah se biosinteza insulina izvaja v β-celicah otokov trebušne slinavke iz predhodnega proinzulina, ki ga je D. Steiner prvič izoliral leta 1966. Trenutno ni razjasnjena samo primarna struktura proinzulina, ampak tudi njegova kemična sinteza. Proinsulin je predstavljen z eno samo polipeptidno verigo, ki vsebuje 84 aminokislinskih ostankov; je brez biološkega, tj. hormonska aktivnost.

Insulin, sintetiziran iz proinsulina, lahko obstaja v več oblikah, ki se razlikujejo po bioloških, imunoloških in fizikalno-kemijskih lastnostih. Obstajata dve obliki inzulina: 1) brez, ki deluje s protitelesi, pridobljenimi za kristalni inzulin, in spodbuja absorpcijo glukoze v mišičnih in maščobnih tkivih; 2) vezani, ne reaktivni s protitelesi in aktivni samo proti maščobnemu tkivu.

Pri fiziološki uravnavi sinteze insulina ima koncentracija glukoze v krvi prevladujočo vlogo. Tako povečanje glukoze v krvi povzroči povečanje izločanja insulina na otočkih trebušne slinavke, zmanjšanje njegove vsebnosti pa nasprotno upočasni izločanje inzulina. Ta fenomen nadzora povratne informacije velja za enega najpomembnejših mehanizmov za uravnavanje glukoze v krvi. Elektroliti (zlasti kalcijevi ioni), aminokisline, glukagon in sekrein vplivajo tudi na izločanje inzulina. Podatki so o vlogi ciklaznega sistema pri izločanju insulina. Verjame se, da glukoza deluje kot signal za aktiviranje adenilat ciklaze, cAMP, ki se tvori v tem sistemu, pa deluje kot signal za izločanje insulina..

Ob nezadostnem izločanju (natančneje, nezadostni sintezi) inzulina se razvije specifična bolezen - diabetes mellitus. Poleg klinično zaznavnih simptomov (poliurija, polidipsija in polifagija) so za diabetes mellitus značilne številne specifične presnovne motnje. Torej, bolniki razvijejo hiperglikemijo (zvišanje glukoze v krvi) in glikozurijo (izločanje glukoze z urinom, pri kateri je normalno odsoten). Presnovne motnje vključujejo tudi povečano razgradnjo glikogena v jetrih in mišicah, upočasnitev biosinteze beljakovin in maščob, zmanjšanje hitrosti oksidacije glukoze v tkivih, razvoj negativnega ravnovesja dušika, povečanje vsebnosti holesterola in drugih lipidov v krvi. Pri sladkorni bolezni se poveča mobilizacija maščob iz skladišča, sinteza ogljikovih hidratov iz aminokislin (glukoneogeneza) in prekomerna sinteza ketonskih teles (ketonurija). Po dajanju insulina bolnikom vse te motnje običajno izginejo, vendar je delovanje hormona časovno omejeno, zato ga je potrebno nenehno vnašati. Kliničnih simptomov in presnovnih motenj pri diabetes mellitusu ni mogoče razložiti samo s pomanjkanjem sinteze inzulina. Pridobljeni so dokazi, da se pri drugi obliki sladkorne bolezni pojavljajo tudi tako imenovane molekulske okvare, odporne na inzulin, zlasti kršitev strukture inzulina ali kršitev encimske pretvorbe proinsulina v inzulin. Razvoj te oblike sladkorne bolezni pogosto temelji na izgubi receptorjev ciljnih celic sposobnosti vezave na molekulo inzulina, katere sinteza je oslabljena, ali sinteze mutantnega receptorja.

Pri poskusnih živalih dajanje insulina povzroči hipoglikemijo (znižanje glukoze v krvi), povečanje zalog glikogena v mišicah, anabolične procese in povečanje hitrosti uporabe glukoze v tkivih. Poleg tega ima insulin posreden vpliv na presnovo vode in mineralov..

Mehanizem delovanja insulina ni popolnoma razvozlan, kljub ogromni količini dokazov, ki kažejo na obstoj tesne in neposredne povezave med insulinom in presnovnimi procesi v telesu. V skladu z "enotno" teorijo vsi vplivi insulina nastanejo zaradi njegovega vpliva na presnovo glukoze skozi encim hekokinaza. Novi eksperimentalni podatki kažejo, da sta okrepitev in stimulacija takšnih procesov, kot so transport ionov in aminokislin, prevajanje in sinteza beljakovin, genska ekspresija itd., Neodvisna. To je privedlo do domneve več mehanizmov delovanja insulina.

Glukagon: Glukagon je bil prvič odkrit v komercialnih inzulinskih pripravkih že leta 1923, šele leta 1953 pa je madžarski biokemik F. Straub prejel ta hormon v homogenem stanju. Glukagon se sintetizira predvsem v α-celicah otokov trebušne slinavke, pa tudi v številnih črevesnih celicah. Predstavlja ga ena linearno locirana polipeptidna veriga, ki vključuje 29 aminokislinskih ostankov v naslednjem zaporedju:

Primarna struktura glukagona pri ljudeh in živalih je bila enaka; edina izjema je puranji glukagon, ki namesto asparagina v položaju 28 vsebuje serin. Strukturna značilnost glukagona je odsotnost disulfidnih vezi in cisteina. Glukagon nastane iz njegovega predhodnika proglukagona, ki vsebuje dodatni oktapeptid (8 ostankov) na C-koncu polipeptida. Obstajajo dokazi, da ima proglukagon, podobno kot proinsulin, predhodnik - prepro glukagon (mol. Masa 9000), čigar strukture še niso razvozlali.

Glede na biološki učinek je glukagon, podobno kot adrenalin, hiperglikemični dejavnik, ki povzroči zvišanje koncentracije glukoze v krvi predvsem zaradi razpada glikogena v jetrih. Ciljni organi glukagona so jetra, miokard, maščobno tkivo, ne pa tudi skeletne mišice. Biosinteza in izločanje glukagona se v glavnem nadzira s koncentracijo glukoze po principu povratnih informacij. Aminokisline in proste maščobne kisline imajo enako lastnost. Na izločanje glukagona vplivajo tudi inzulin in inzulinu podobni rastni dejavniki..

Skupni rezultat delovanja glukagona je pospeševanje razgradnje glikogena in zaviranje njegove sinteze v jetrih, kar vodi v povečanje koncentracije glukoze v krvi.

Hiperglikemični učinek glukagona pa ni posledica le razpada glikogena. Ne obstajajo nesporni dokazi za obstoj glukoneogenetskega mehanizma hiperglikemije, ki jo povzroča glukagon. Ugotovljeno je bilo, da glukagon spodbuja nastajanje glukoze iz vmesnih produktov presnove beljakovin in maščob. Glukagon spodbuja tvorbo glukoze iz aminokislin s spodbujanjem sinteze encimov glukoneogeneze s sodelovanjem cAMP, zlasti fosfoenolpiruvat karboksiklaze, ki je ključni encim v tem procesu. Glukagon v nasprotju z adrenalinom zavira glikolitični razpad glukoze na mlečno kislino in s tem prispeva k hiperglikemiji. V fiziološkem učinku obstajajo razlike: glukagon za razliko od adrenalina ne poveča krvnega tlaka in ne poveča srčnega utripa. Treba je opozoriti, da je bil poleg glukagona trebušne slinavke pred kratkim dokazan tudi obstoj črevesnega glukagona, ki se sintetizira po celotnem prebavnem traktu in vstopa v krvni obtok. Primarna struktura črevesnega glukagona še ni natančno dešifrirana. Tako otočki trebušne slinavke, ki sintetizirajo dva nasprotna učinka hormona - inzulin in glukagon, igrajo ključno vlogo pri uravnavanju metabolizma na molekularni ravni..