Секрецию глюкагона в кровь стимулирует. Что такое глюкагон, функции и норма гормона. Регуляция водно-солевого обмена гормонами. Вазопрессин и альдостерон: строение и механизмы действия

Практически все процессы в организме человека регулируются с помощью биологически активных соединений, которые постоянно образуются в цепи сложных биохимических реакций. К ним относятся гормоны, ферменты, витамины и т.д. Гормоны – это биологически активные вещества, способные в очень маленьких дозах существенно влиять на обмен веществ и жизненно важные функции. Они вырабатываются железами внутренней секреции. Глюкагон и инсулин – это гормоны поджелудочной железы, которые принимают участие в обмене веществ и являются антагонистами друг друга (то есть это вещества, оказывающие противоположные эффекты).

Общая информация о строении поджелудочной железы

Поджелудочная железа состоит из 2 функционально разных частей:

• экзокринная (занимает примерно 98% массы органа, отвечает за пищеварение, здесь вырабатываются панкреатические ферменты);
• эндокринная (располагается в основном в хвосте железы, тут синтезируются гормоны, которые влияют на углеводный и липидный обмены, пищеварение и т.д.).

По всей эндокринной части равномерно расположены панкреатические островки (их еще называют островками Лангерганса). Именно в них сконцентрированы клетки, которые вырабатывают различные гормоны. Эти клетки бывают нескольких типов:

• альфа-клетки (в них производится глюкагон);
• бета-клетки (синтезируют инсулин);
• дельта-клетки (продуцируют соматостатин);
• PP-клетки (тут вырабатывается панкреатический полипептид);
• эпсилон-клетки (здесь образуется «гормон голода» грелин).

Для нормального функционирования организма все гормоны должны образовываться в достаточном количестве. Несмотря на то что больше всего на расщепление и выработку глюкозы влияют инсулин и глюкагон, этих двух гормонов недостаточно для полноценного углеводного обмена. В биохимических реакциях, обеспечивающих этот процесс, принимают участие и другие вещества – соматотропин, кортизол и адреналин.

Как синтезируется инсулин и каковы его функции?

Инсулин образуется в бета-клетках поджелудочной железы, но вначале там образуется его предшественник – проинсулин. Само по себе это соединение не играет особой биологической роли, но под действием ферментов оно превращается в гормон. Синтезированный инсулин поглощается бета-клетками обратно и выделяется в кровь в те моменты, когда в нем есть необходимость.

Небольшое количество проинсулина (не более 5%) всегда циркулирует в кровеносном русле человека, остальная массовая доля приходится на активную форму инсулина

Бета-клетки поджелудочной железы могут делиться и регенерировать, но происходит это только в молодом организме. Если этот механизм нарушается и эти функциональные элементы гибнут, у человека развивается сахарный диабет 1 типа. При недуге 2 типа инсулина может синтезироваться вполне достаточно, но из-за нарушений углеводного обмена ткани не могут адекватно реагировать на него, и для усваивания глюкозы требуется повышенный уровень этого гормона. В таком случае говорят о формировании инсулинорезистентности.

• снижает уровень глюкозы в крови;
• активизирует процесс расщепления жировой ткани, поэтому при сахарном диабете человек очень быстро набирает лишний вес;
• стимулирует образование гликогена и ненасыщенных жирных кислот в печени;
• угнетает расщепление белков в мышечной ткани и не дает образовываться излишнему количеству кетоновых тел;
• способствует образованию гликогена в мышцах за счет поглощения аминокислот.

Инсулин отвечает не только за усваивание глюкозы, он поддерживает нормальную работу печени и мышц. Без этого гормона организм человека существовать не может, поэтому при 1 типе сахарного диабета инсулин вводится инъекционно. При попадании этого гормона извне организм начинает с помощью печени и мышечных тканей расщеплять глюкозу, что постепенно приводит к снижению уровня сахара в крови. Важно уметь рассчитывать нужную дозу лекарства и соотносить ее с принятой пищей, чтобы уколом не спровоцировать гипогликемию.

Функции глюкагона

В организме человека из остатков глюкозы формируется полисахарид гликоген. Он является своеобразным депо углеводов и в большом количестве хранится в печени. Часть гликогена находится в мышцах, но там он практически не накапливается, а сразу тратится на образование местной энергии. Небольшие дозы этого углевода могут быть в почках и головном мозге.

Глюкагон действует противоположно инсулину – он заставляет организм тратить запасы гликогена, синтезируя из него глюкозу. Соответственно, при этом уровень сахара в крови возрастает, что стимулирует выработку инсулина. Соотношение этих гормонов называется инсулин-глюкагоновым индексом (он изменяется во время пищеварения).

Для нормальной жизнедеятельности человеку необходим гормональный баланс без перевесов в одну или другую сторону

Также глюкагон выполняет такие функции:

• понижает уровень холестерина в крови;
• восстанавливает клетки печени;
• повышает количества кальция внутри клеток разных тканей организма;
• усиливает кровообращения в почках;
• косвенно обеспечивает нормальную работу сердца и кровеносных сосудов;
• ускоряет выведение солей натрия из организма и поддерживает общий водно-солевой баланс.

Глюкагон участвует в биохимических реакциях превращения аминокислот в глюкозу. Он ускоряет этот процесс, хотя сам не включается в данный механизм, то есть выполняет роль катализатора. Если в организме образуется избыточное количество глюкагона на протяжении длительного времени, теоретически считается, что это может привести к опасному заболеванию – раку поджелудочной железы. К счастью, этот недуг встречается крайне редко, точная причина его развития неизвестна до сих пор.

Инсулин и глюкагон хоть и являются антагонистами, но нормальная работа организма невозможна без этих двух веществ. Они взаимосвязаны между собой, а их деятельность дополнительно регулируется другими гормонами. От того, насколько сбалансированно функционируют эти эндокринные системы, зависит общее здоровье и самочувствие человека.

Последнее обновление: Апрель 18, 2018

Для полноценного функционирования человеческого организма необходима слаженная работа всех его органов. Очень многое в этом зависит от выработки гормонов и их достаточного содержания.

Один из органов, отвечающих за синтез гормонов – поджелудочная железа. Она вырабатывает несколько разновидностей гормонов, в число которых входит глюкагон. Каковы же его функции в организме человека?

Гормоны поджелудочной железы

При нарушениях в работе человеческого организма необходимо учитывать различные факторы. Они могут быть внешними и внутренними. Среди внутренних факторов, которые могут спровоцировать развитие патологических изменений, можно назвать избыток либо дефицит гормонов определенного типа.

Для устранения проблемы нужно знать, какая железа вырабатывает тот или иной вид соединения, чтобы принять необходимые меры.

Поджелудочной железой вырабатывается несколько видов гормонов. Основным является инсулин. Он представляет собой полипептид, в составе которого находится 51 аминокислота. При недостаточном либо избыточном образовании этого гормона в организме человека возникают отклонения. Нормальные его показатели колеблются в пределах от 3 до 25 мкЕд/мл. У детей его уровень немного снижен, у беременных женщин может повышаться.

Инсулин необходим для снижения количества сахара. Он активирует усвоение глюкозы мышечной и жировой тканью, обеспечивая ее преобразование в гликоген.

Кроме инсулина, поджелудочная железа отвечает за синтез таких гормонов, как:

1. С-пептид . Он не относится к числу полноценных гормонов. По сути, это один из элементов проинсулина. Он отделяется от основной молекулы и оказывается в крови. С-пептид представляет собой эквивалент инсулина, по количеству которого можно диагностировать патологии в работе печени и поджелудочной железы. Также он указывает на развитие сахарного диабета.
2. Глюкагон . По своему действию этот гормон противоположен инсулину. Его особенностью является повышение уровня сахара. Это достигается благодаря его воздействию на печень, которая стимулирует выработку глюкозы. Также с помощью глюкагона происходит расщепление жиров.
3. Панкреатический полипептид . Этот гормон был обнаружен недавно. Благодаря ему сокращается расход желчи и пищеварительных ферментов, что обеспечивается регуляцией деятельности мускулатуры желчного пузыря.
4. Соматостатин . Он оказывает воздействие на работу других гормонов поджелудочной железы и ферментов. Под его влиянием снижается количество глюкагона, соляной кислоты и гастрина, а также замедляется процесс усвоения углеводов.

Помимо этих гормонов, поджелудочная железа вырабатывает и другие. От того, насколько их количество соответствует норме, зависит деятельность организма и риск развития патологий.

Функции глюкагона в организме

Чтобы лучше понять роль глюкагона для человеческого организма, необходимо рассмотреть его функции.

Этот гормон влияет на работу ЦНС, которая зависит от постоянства концентрации в крови глюкозы. Глюкоза вырабатывается печенью, и в этом процессе участвует глюкагон. Также он занимается регуляцией ее количества в крови. Благодаря его действию происходит распад липидов, что способствует снижению количества холестерина. Но это не единственные функции данного гормона.

Помимо них, он выполняет следующие действия:

• стимулирует кровоток в почках;
• способствует выведению натрия, нормализуя деятельность сердечно-сосудистой системы;
• восстанавливает клетки печени;
• повышает содержание кальция внутри клеток;
• снабжает организм энергией, расщепляя липиды;
• нормализует сердечную деятельность, влияя на частоту пульса;
• повышает давление.

Его влияние на организм считается противоположным тому, что оказывает инсулин.

Химическая природа гормона

Биохимия этого соединения тоже очень важна для полного понимания его значимости. Он возникает в результате деятельности альфа-клеток островков Лангенганса. Также его синтезируют другие участки ЖКТ.

Глюкагон представляет собой полипептид одноцепочечного типа. В его состав входит 29 аминокислот. Строение его имеет сходство с инсулином, но в нем есть некоторые аминокислоты, которые в инсулине отсутствуют (триптофан, метионин). А вот цистина, изолейцина и пролина, которые имеются в составе инсулина, в глюкагоне нет.

Формируется этот гормон из пре-глюкагона. Процесс его выработки зависит от количества глюкозы, которая поступает в организм во время еды. Стимуляция его выработки принадлежит аргинину и аланину – при увеличении их количества в организме глюкагон образуется интенсивнее.

При чрезмерной физической активности его количество тоже может резко увеличиваться. Также на содержание его в крови влияет инсулин.

Механизм действия

Основным объектом воздействия этого соединения является печень. Под его влиянием в этом органе осуществляется сначала гликогенолиз, а немного позднее – кетогенез и глюконеогенез.

Этот гормон не может сам проникать в клетки печени. Для этого ему приходится взаимодействовать с рецепторами. При взаимодействии глюкагона с рецептором происходит активация аденилатциклазы, что способствует выработке цАМФ.

В результате начинается процесс расщепления гликогена. Это указывает на потребность организма в глюкозе, поэтому она в ходе гликогенолиза активно поступает в кровь. Другой вариант – синтезирование ее из других веществ. Это называется глюконеогенезом.

Также он является ингибитором синтеза белка. Его воздействие часто сопровождается ослаблением процесса окисления глюкозы. Результатом становится кетогенез.

Это соединение не влияет на гликоген, содержащийся в скелетных мышцах, что объясняется отсутствием в них рецепторов.

Его физиологическим антагонистом является инсулин. Поэтому его действие наиболее интенсивно проявляется при нехватке инсулина. Этот гормон начинает активно вырабатываться при повышенном содержании в организме глюкагона, чтобы предупредить развитие гипергликемии.

Увеличение числа цАМФ, вызванное глюкагоном, приводит к инотропному и хронотропному действию на миокард. В результате у человека повышается давление, усиливаются и учащаются сердечные сокращения. Это обеспечивает активацию кровообращения и подпитку тканей питательными элементами.

Большое количество этого соединения вызывает спазмолитический эффект. У человека расслабляются гладкие мышцы внутренних органов. Наиболее сильно это проявляется в отношении кишечника.

Глюкоза, кетокислоты и жирные кислоты являются энергетическими субстратами. Под влиянием глюкагона происходит их высвобождение, за счет чего они делаются доступными для мышц скелета. Благодаря активному кровотоку эти вещества лучше распространяются по телу.

К чему ведет избыток и недостаток гормона в организме?

Самый основной эффект гормона – увеличение числа глюкозы и жирных кислот. Хорошо это или плохо, зависит от того, много ли глюкагона синтезируется.

При наличии отклонений он начинает продуцироваться в больших количествах – таких, что это опасно развитием осложнений. Но и слишком малое его содержание, вызванное сбоями в работе организма, приводит к неблагоприятным последствиям.

Чрезмерная выработка этого соединения ведет к перенасыщению организма жирными кислотами и сахаром. Иначе это явление называют гипергликемией. Единичный случай ее возникновения не опасен, но систематическая гипергликемия ведет к развитию нарушений. Она может сопровождаться тахикардией и постоянным ростом артериального давления, что ведет к гипертонии и сердечным патологиям.

Слишком активное передвижение крови по сосудам может вызвать их преждевременное изнашивание, отчего возникают болезни сосудов.

Но наиболее опасной является вероятность развития раковых клеток. Избыток глюкагона может спровоцировать данное явление. Особенно уязвимой в этом случае бывает поджелудочная железа.

При аномально малом количестве этого гормона организм человека испытывает нехватку глюкозы, что приводит к гипогликемии. Это состояние тоже относится к числу опасных и патологических, поскольку может вызвать массу неприятных симптомов.

К ним относятся:

• тошнота;
• головокружение;
• тремор;
• низкая работоспособность;
• слабость;
• помутнение сознания;
• судороги.

В особенно тяжелых случаях может наступить смерть больного.

Видео-материал о влиянии глюкагона на вес человека:

Исходя из этого, можно сказать, что, несмотря на множество полезных особенностей, содержание глюкагона в организме не должно выходить за пределы нормы.

Глюкагон вырабатывает поджелудочная железа, а именно - ее альфа-клетки. Это один из двух гормонов, синтезируемых железой (второй гормон - инсулин). По своему действию они противоположны, а вместе обеспечивают регуляцию уровня глюкозы в крови.

Глюкагон иногда называют гормоном голода. При попадании его в кровь он стремится к клеткам печени. Связавшись с этими клетками, глюкагон стимулирует выброс в кровь глюкозы, синтезированной из аминокислот.

Примечание: прием белковой пищи способствует секреции глюкагона, поэтому сохранение его уровня в пределах нормы может говорить о правильном и сбалансированном питании. Глюкагон играет роль катализатора, влияя на процесс преобразования аминокислот в глюкозу.

Таким образом, глюкагон вызывает подъем содержания глюкозы в крови. Работает и принцип обратной связи: если глюкозы в крови мало, синтез глюкагона ускоряется. При ее малом количестве его уровень может вырасти в несколько раз. Стимуляция повышения глюкагона происходит и при физических нагрузках, особенно это касается длительных силовых упражнений.

Функции

Основные функции глюкагона в организме человека:

• улучшение кровообращения почек;
• влияние на работу сердечно-сосудистой системы;
• обновление клеток печени;
• снижение уровня инсулина в крови;
• вывод натрия из организма;
• накопление кальция в клетках;
• снижения уровня холестерина путем активизации распада липидов.

Абсорбтивный период - период пищеварения, в это время наблюдается высокий уровень инсулина и низкий - глюкагона, затем они меняются местами

Факт: при резком выбросе адреналина глюкагон увеличивает концентрацию глюкозы в крови для подпитки мышечной массы.

Проведение анализа

Анализ на проверку уровня глюкагона выполняется при подозрении на гипогликемию (пониженный уровень глюкозы в кровь), при резком похудении или начальных стадиях диабета.

Кровь на исследование данного гормона берется из локтевой вены. Его концентрация проверяется методом радиоиммуноанализа - выявления количества антител в крови с помощью радиоактивных индикаторов.

Основное количество глюкагона находится в печени, поэтому в крови его концентрация невысока. У взрослого человека его содержится не больше 150 нг/л.

Факт: при голоде глюкагон синтезируется активнее, предотвращая чрезмерное снижение концентрации глюкозы в крови.

Повышенный уровень гормона

Причины повышенного содержания глюкагона в крови:

• глюкагонома - опухоль поджелудочной железы, способная вырабатывать глюкагон; считается очень редким заболеванием;
• цирроз печени - заболевание хронического характера, характеризуется прогрессирующим поражением печени, изменяющим ее структуру, что способствует нарушению всех ее функций и приводит к печеночной недостаточности;
• сахарный диабет - эндокринное заболевание, развивающееся в связи с недостаточным уровнем инсулина и высоким содержанием сахара в крови;
• гиперглюкагонемия - заболевание, характеризующееся высоким уровнем глюкагона, основное количество которого является неактивным;
• панкреатит - воспаление тканей поджелудочной железы, перерастающее в некротический процесс;
• хроническая почечная недостаточность - нарушение выделительной функции почек, вызывающее накопление в организме шлаков и токсинов;
• феохромоцитома - опухоль надпочечников, вызывающая их чрезмерную гормональную активность с повышенной выработкой катехоламинов (адреналина, дофамина, норадреналина);
• синдром Иценко-Кушинга - нарушение работы эндокринной системы, выражающееся в повышенной активности коркового вещества надпочечников.

Факт: нарушение механизма действия глюкагона может привести к сахарному диабету.

Сниженный уровень гормона

Глюкагон может снижаться в результате развития хронического панкреатита - длительно текущего воспаления поджелудочной железы, что приводит к разрушению ее тканей, а затем и к снижению функциональности. Его понижение может вызывать и опухоль поджелудочной железы, а также оперативное вмешательство.

Нормализация

Регуляцию глюкагона можно осуществлять при помощи диеты. Чтобы поднять уровень гормона, нужно увеличить потребление продуктов питания, содержащих белок. Это способствует повышению уровня аминокислот, стимулирующих секрецию глюкагона.

Чтобы снизить его уровень, нужно исключить белковую пищу из рациона и не переедать. Приемы пищи должны быть небольшими, но частыми.

Важно: для поднятия уровня глюкагона нужно регулярно заниматься спортом. Ежедневно на это необходимо уделять от получаса - это не только способствует нормализации гормонального фона, но и дает заряд на весь день.

Препараты глюкагона

В медицинской практике достаточно часто используются препараты глюкагона. Они необходимы для снятия спазмов, улучшения работы сердечно-сосудистой деятельности, а также для увеличения глюкозы в крови.

Факт: препарат глюкагона получают из поджелудочных желез коров или свиней, т.к. химическая структура гормона у этих животных и человека абсолютно одинакова.

Такой препарат могут назначать для лечения сахарного диабета при низком уровне сахара, т.к. гормон глюкагон повышает его уровень. Также его применяют для лечения некоторых болезней желчного пузыря, при психических расстройствах. Дозировка назначается лечащим врачом. Противопоказан этот препарат детям, имеющим вес до 25 кг. При острой необходимости его введения ребенку необходимо наблюдение врача в течение четверти часа после приема.

Заключение

Для поддержания уровня гормонов необходимо вести правильный образ жизни, т.к. иногда это оказывается решающим фактором в здоровье человека. Чтобы исключить возможные заболевания, вызванные нарушением роли глюкагона в организме, необходимо правильно питаться и регулярно проверять свой организм.

Поджелудочная железа — вторая по величине железа , ее масса 60-100 г, длина 15-22 см.

Эндокринная активность поджелудочной железы осуществляется островками Лангерганса, которые состоят из разного типа клеток. Примерно 60% островкового аппарата поджелудочной железы составляют β-клетки. Они продуцируют гормон инсулин , который влияет на все виды обмена веществ, но прежде всего снижает уровень глюкозы в .

Таблица. Гормоны поджелудочной железы

Инсулин (полипептид) — это первый белок, полученный синтетически вне организма в 1921 г. Бейлисом и Банти.

Инсулин резко повышает проницаемость мембраны мышечных и жировых клеток для глюкозы. Вследствие этого скорость перехода глюкозы внутрь этих клеток увеличивается примерно в 20 раз по сравнению с переходом глюкозы в клетки в отсутствие инсулина. В мышечных клетках инсулин способствует синтезу гликогена из глюкозы, а в жировых клетках — жира. Под влиянием инсулина возрастает проницаемость и для аминокислот, из которых в клетках синтезируются белки.

Рис. Основные гормоны, влияющие на уровень глюкозы крови

Второй гормон поджелудочной железы глюкагон — выделяется а-клетками островков (примерно 20%). Глюкагон по химической природе полипептид, а по физиологическому воздействию антагонист инсулина. Глюкагон усиливает распад гликогена в печени и повышает уровень глюкозы в плазме крови. Глюкагон способствует мобилизации жира из жировых депо. Подобно глюкагону действует ряд гормонов: СТГ, глюкокортиконды, адреналин, тироксин.

Таблица. Основные эффекты инсулина и глюкагона

Третий гормон поджелудочной железы - соматостатин выделяется 5-клетками (примерно 1-2%). Соматостатин подавляет освобождение глюкагона и всасывание глюкозы в кишечнике.

Гипер- и гипофункция поджелудочной железы

При гипофункции поджелудочной железы возникает сахарный диабет. Он характеризуется целым рядом симптомов, возникновение которых связано с увеличением сахара в крови - гипергликемией. Повышенное содержание глюкозы в крови, а следовательно, и в клубочковом фильтрате приводит к тому, что эпителий почечных канальцев не реабсорбирует глюкозу полностью, поэтому она выделяется с мочой (глюкозурия). Возникает потеря сахара с мочой — сахарное мочеиспускание.

Количество мочи увеличено (полиурия) от 3 до 12, а в редких случаях до 25 л. Это связано с тем, что нереабсорбированная глюкоза повышает осмотическое давление мочи, которое удерживает в ней воду. Вода недостаточно всасывается канальцами, и количество выделяемой почками мочи оказывается увеличенным. Обезвоживание организма вызывает у больных диабетом сильную жажду, что приводит к обильному приему воды (около 10 л). В связи с выведением глюкозы с мочой резко увеличивается расходование белков и жиров в качестве веществ, обеспечивающих энергетический обмен организма.

Ослабление окисления глюкозы приводит к нарушению обмена жиров. Образуются продукты неполного окисления жиров — кетоновые тела, что приводит к сдвигу крови в кислую сторону — ацидозу. Накопление кетоновых тел и ацидоз могут вызвать тяжелое, угрожающее смертью состояние - диабетическую кому , которая протекает с потерей сознания, нарушением дыхания и кровообращения.

Гиперфункция поджелудочной железы — очень редкое заболевание. Избыточное содержание инсулина в крови вызывает резкое снижение сахара в ней - гипогликемию , что может привести к потере сознания - гипогликемическая кома. Это объясняется тем, что ЦНС очень чувствительна к недостатку глюкозы. Введение глюкозы снимает все эти явления.

Регуляция функции поджелудочной железы. Выработка инсулина регулируется механизмом отрицательной обратной связи в зависимости от концентрации глюкозы в плазме крови. Повышенное содержание глюкозы в крови способствует увеличению выработки инсулина; в условиях гипогликемии образование инсулина, наоборот, тормозится. Продукция инсулина может возрастать при стимуляции блуждающего нерва.

Эндокринная функция поджелудочной железы

Поджелудочная железа (масса у взрослого человека 70- 80 г) имеет смешанную функцию. Ацинозная ткань железы вырабатывает пищеварительный сок, который выводится в просвет двенадцатиперстной кишки. Эндокринную функцию в поджелудочной железе выполняют скопления (от 0,5 до 2 млн) клеток эпителиального происхождения, получившие название островков Лангерганса (Пирогова — Лангерганса) и составляющие 1-2% от ее массы.

Паракринная регуляция клеток островков Лангерганса

В островках имеются несколько видов эндокринных клеток:

• а-клетки (около 20%), образующие глюкагон;
• β-клетки (65-80%), синтезирующие инсулин;
• δ-клетки (2-8%), синтезирующие соматостатин;
• РР-клетки (менее 1%), продуцирующие панкреатический полипептид.

У детей младшего возраста имеются G-клетки, вырабатывающие гастрины. Основными гормонами поджелудочной железы, регулирующими обменные процессы, являются инсулин и глюкагон.

Инсулин — полипептид, состоящий из 2 цепей (А-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка и В-цепь — из 30 аминокислотных остатков), связанных между собой дисульфидными мостиками. Инсулин транспортируется кровью преимущественно в свободном состоянии и его содержание составляет 16-160 мкЕД/мл (0,25-2,5 нг/мл). За сутки (3-клетки взрослого здорового человека продуцируют 35-50 Ед инсулина (примерно 0,6-1,2 Ед/кг массы тела).

Таблица. Механизмы транспорта глюкозы в клетку

Секреция инсулина

Секреция инсулина подразделяется на базальную, имеющую выраженный , и стимулированную пищей.

Базальная секреция обеспечивает оптимальный уровень глюкозы в крови и анаболических процессов в организме во время сна и в интервалах между приемом пищи. Она составляет около 1 ЕД/ч и на нее приходится 30-50% суточной секреции инсулина. Базальная секреция существенно снижается при длительной физической нагрузке или голодании.

Секреция, стимулированная пищей, — это усиление базальной секреции инсулина, вызванное приемом пищи. Ее объем составляет 50-70% от суточной. Эта секреция обеспечивает поддержание уровня глюкозы в крови в условиях се дополнительного поступления из кишечника, дает возможность се эффективного поглощения и утилизации клетками. Выраженность секреции зависит от времени суток, имеет двухфазный характер. Количество секретируемого в кровь инсулина примерно соответствует количеству принятых углеводов и составляет на каждые 10-12 г углеводов 1-2,5 Ед инсулина (утром 2-2,5 Ед, в обед — 1-1,5 Ед, вечером — около 1 Ед). Одной из причин такой зависимости секреции инсулина от времени суток является высокий уровень в крови контринсулярных гормонов (прежде всего кортизола) утром и его снижение к вечеру.

Рис. Механизм секреции инсулина

Первая (острая) фаза стимулированной секреции инсулина длится недолго и связана с экзоцитозом β-клетками гормона, уже накопленного в период между приемами пищи. Она обусловлена стимулирующим влиянием на β-клетки не столько глюкозы, сколько гормонов желудочно-кишечного тракта — гастрина, энтероглюкагона, глицентина, глюкагонподобного пептида 1, секретируемых в кровь во время приема пищи и пищеварения. Вторая фаза секреции инсулина обусловлена стимулирующим секрецию инсулина действием на р-клетки уже самой глюкозой, уровень которой в крови повышается в результате ее всасывания. Это действие и повышенная секреция инсулина продолжаются до тех пор, пока уровень глюкозы не достигнет нормального для данного человека, т.е. 3,33- 5,55 ммоль/л в венозной крови и 4,44 — 6,67 ммоль/л в капиллярной крови.

Инсулин действует на клетки-мишени, стимулируя 1-TMS-мембранные рецепторы, обладающие тирозинкиназной активностью. Основными клетками-мишенями инсулина являются гепатоциты печени, миоциты скелетной мускулатуры, адипоциты жировой ткани. Один из его важнейших эффектов — снижение уровня глюкозы в крови, инсулин реализует через усиление поглощения глюкозы из крови клетками-мишенями. Это достигается за счет активации работы в них трансмебранных переносчиков глюкозы (GLUT4), встраиваемых в плазматическую мембрану клеток-мишеней, и повышения скорости переноса глюкозы из крови в клетки.

Метаболизируется инсулин на 80% в печени, остальная часть в почках и в незначительном количестве в мышечных и жировых клетках. Период его полувыведения из крови — около 4 мин.

Основные эффекты инсулина

Инсулин является анаболическим гормоном и оказывает ряд эффектов на клетки-мишени различных тканей. Уже упоминалось, что один из основных его эффектов — понижение в крови уровня глюкозы реализуется за счет усиления ее поглощения клетками-мишенями, ускорения в них процессов гликолиза и окисления углеводов. Понижению уровня глюкозы способствует стимулирование инсулином синтеза гликогена в печени и в мышцах, подавление глюконеогенеза и гликогенолиза в печени. Инсулин стимулирует поглощение клетками-мишенями аминокислот, уменьшает катаболизм и стимулирует синтез белка в клетках. Он стимулирует также превращение в жиры глюкозы, накопление в адипоцитах жировой ткани триацилглицеролов и подавляет в них липолиз. Таким образом, инсулин оказывает общее анаболическое действие, усиливая в клетках-мишенях синтез углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот.

Инсулин оказывает на клетки и ряд других эффектов, которые в зависимости от скорости проявления делят на три группы. Быстрые эффекты реализуются через секунды после связывания гормона с рецептором, например поглощение глюкозы, аминокислот, калия клетками. Медленные эффекты развертываются через минуты от начала действия гормона — ингибирование активности ферментов катаболизма белков, активация синтеза белков. Отсроченные эффекты инсулина начинаются через часы после его связывания с рецепторами — транскрипция ДНК, трансляция мРНК, ускорение роста и размножения клеток.

Рис. Механизм действия инсулина

Основным регулятором базальной секреции инсулина является глюкоза. Повышение ее содержания в крови до уровня выше 4,5 ммоль/л сопровождается увеличением секреции инсулина по следующему механизму.

Глюкоза → облегченная диффузия с участием белка-транспортера GLUT2 в β-клетку → гликолиз и накопление АТФ → закрытие чувствительных к АТФ калиевых каналов → задержка выхода, накопление ионов К+ в клетке и деполяризация ее мембраны → открытие потенциалзависимых кальциевых каналов и поступление ионов Са 2+ в клетку → накопление ионов Са2+ в цитоплазме → усиление экзоцитоза инсулина. Секрецию инсулина стимулируют тем же способом при повышении уровней в крови галактозы, маннозы, β-кетокислоты, аргинина, лейцина, аланина и лизина.

Рис. Регуляция секреции инсулина

Гиперкалиемия, производные сульфонилмочевины (лекарственные средства для лечения сахарного диабета типа 2), блокируя калиевые каналы плазматической мембраны β-клеток, повышают их секреторную активность. Повышают секрецию инсулина: гастрин, секретин, энтероглюкагон, глицентин, глюкагонподобный пептид 1, кортизол, гормон роста, АКТГ. Увеличение секреции инсулина ацетилхолином наблюдается при активации парасимпатического отдела АНС.

Торможение секреции инсулина наблюдается при гипогликемии, под действием соматостатина, глюкагона. Тормозным действием обладают катехоламины, высвобождаемые при повышении активности СНС.

Глюкагон - пептид (29 аминокислотных остатков), образуемый а-клетками островкового аппарата поджелудочной железы. Транспортируется кровью в свободном состоянии, где его содержание составляет 40-150 пг/мл. Оказывает свои эффекты на клетки-мишени, стимулируя 7-ТМS-рецепторы и повышая в них уровень цАМФ. Период полураспада гормона — 5-10 мин.

Контринсулярное действие глюкогона:

• Стимулирует β-клетки островков Лангерганса, увеличивая секрецию инсулина
• Активирует инсулиназу печени
• Оказывает антагонистические эффекты на метаболизм

Схема функциональной системы, поддерживающей оптимальный для метаболизма уровень глюкозы крови

Основные эффекты глюкагона в организме

Глюкагон является катаболическим гормоном и антагонистом инсулина. В противоположность инсулину он повышает содержание глюкозы в крови за счет усиления гликогенолиза, подавления гликолиза и стимуляции глюконеогенеза в гепатоцитах печени. Глюкагон активирует липолиз, вызывает усиленное поступление жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии для их β-окисления и образования кетоновых тел. Глюкагон стимулирует катаболизм белков в тканях и увеличивает синтез мочевины.

Секреция глюкагона усиливается при гипогликемии, снижении уровня аминокислот, гастрином, холецистокинином, кортизолом, гормоном роста. Усиление секреции наблюдается при повышении активности и стимуляции катехоламинами β-АР. Это имеет место при физической нагрузке, голодании.

Секреция глюкагона угнетается при гипергликемии, избытке жирных кислот и кетоновых тел в крови, а также под действием инсулина, соматостатина и секретина.

Нарушения эндокринной функции поджелудочной железы могут проявляться в виде недостаточной или избыточной секреции гормонов и приводить к резким нарушениям гомеостаза глюкозы — развитию гипер- или гипогликемии.

Гипергликемия - это повышение содержания глюкозы в крови. Она может быть острой и хронической.

Острая гипергликемия чаще всего является физиологической, так как обусловлена обычно поступлением глюкозы в кровь после еды. Ее продолжительность обычно не превышает 1-2 ч вследствие того, что гипергликемия подавляет выделение глюкагона и стимулирует секрецию инсулина. При увеличении содержания глюкозы в крови выше 10 ммоль/л, она начинает выводиться с мочой. Глюкоза является осмотически активным веществом, и ее избыток сопровождается повышением осмотического давления крови, что может привести к обезвоживанию клеток, развитию осмотического диуреза и потере электролитов.

Хроническая гипергликемия, при которой повышенный уровень глюкозы в крови сохраняется часы, сутки, недели и более, может вызывать повреждение многих тканей (в особенности кровеносных сосудов) и поэтому рассматривается как предпатологическое и (или) патологическое состояние. Она является характерным признаком целой группы заболеваний обмена веществ и нарушения функций эндокринных желез.

Одним из наиболее распространенных и тяжелых среди них является сахарный диабет (СД), которым страдают 5-6% населения. В экономически развитых странах число больных СД каждые 10-15 лет удваивается. Если СД развивается вследствие нарушения секреции инсулина β-клетками, то его называют сахарным диабетом 1-го типа — СД-1. Заболевание может развиться также и при понижении эффективности действия инсулина на клетки-мишени у людей старшего возраста, и его называют сахарный диабет 2-го типа- СД-2. При этом снижается чувствительность клеток-мишеней к действию инсулина, которая может сочетаться с нарушением секреторной функции р-клеток (выпадение 1-й фазы пищевой секреции).

Общим признаком СД-1 и СД-2 являются гипергликемия (повышение уровня глюкозы в венозной крови натощак выше 5,55 ммоль/л). Когда уровень глюкозы в крови повышается до 10 ммоль/л и более, глюкоза появляется в моче. Она повышает осмотическое давление и объем конечной мочи и это сопровождается полиурией (увеличением частоты и объема выделяемой мочи до 4-6 л/сут). У больного развивается жажда и повышенное потребление жидкостей (полидипсия) вследствие повышения осмотического давления крови и мочи. Гипергликемия (особенно при СД-1) часто сопровождается накоплением продуктов неполного окисления жирных кислот — оксимасляной и ацетоуксусной кислот (кетоновых тел), что проявляется появлением характерного запаха выдыхаемого воздуха и (или) мочи, развитием ацидоза. В тяжелых случаях это может стать причиной нарушения функции ЦНС — развития диабетической комы, сопровождаемой потерей сознания и гибелью организма.

Избыточное содержание инсулина (например, при заместительной инсулинотерапии или стимуляции его секреции препаратами сульфанилмочевины) ведет к гипогликемии. Ее опасность состоит в том, что глюкоза служит основным энергетическим субстратом для клеток мозга и при понижении ее концентрации или отсутствии нарушается работа мозга из-за нарушения функции, повреждения и (или) гибели нейронов. Если пониженный уровень глюкозы сохраняется достаточно долго, то может наступить смерть. Поэтому гипогликемия при снижении содержания глюкозы в крови менее 2,2-2,8 ммоль/л) рассматривается как состояние, при котором врач любой специальности должен оказать больному первую медицинскую помощь.

Гипогликемию принято делить на реактивную, возникающую после еды и натощак. Причиной реактивной гипогликемии является повышенная секреция инсулина после приема пищи при наследственном нарушении толерантности к сахарам (фруктозе или галактозе) или изменении чувствительности к аминокислоте лейцин, а также у больных с инсулиномой (опухолью β-клеток). Причинами гипогликемии натощак могут быть — недостаточность процессов гликогенолиза и (или) глюконеогенеза в печени и почках (например, при дефиците контринсулярных гормонов: глюкагона, катехоламинов, кортизола), избыточная утилизация глюкозы тканями, передозировка инсулина и др.

Гипогликемия проявляется двумя группами признаков. Состояние гипогликемии является для организма стрессом, в ответ на развитие которого повышается активность симпатоадреналовой системы, в крови возрастает уровень катехоламинов, которые вызывают тахикардию, мидриаз, дрожь, холодный пот, тошноту, ощущение сильного голода. Физиологическая значимость активации гипогликемией симпатоадреналовой системы заключается во включении в действие нейроэндокринных механизмов катехоламинов для быстрой мобилизации глюкозы в кровь и нормализации ее уровня. Вторая группа признаков гипогликемии связана с нарушением функции ЦНС. Они проявляются у человека снижением внимания, развитием головной боли, чувства страха, дезориентацией, нарушением сознания, судорогами, преходящими параличами, комой. Их развитие обусловлено резким недостатком энергетических субстратов в нейронах, которые не могут получать в достаточном количестве АТФ при недостатке глюкозы. Нейроны не располагают механизмами депонирования глюкозы в виде гликогена, подобно гепатоцитам или миоцитам.

Врач (в том числе стоматолог) должен быть готов к таким ситуациям и уметь оказать первую медицинскую помощь больным СД в случае гипогликемии. Прежде чем приступить к лечению зубов, необходимо выяснить, какими заболеваниями страдает пациент. При наличии у него СД надо расспросить пациента об его диете, используемых дозах инсулина и обычной физической нагрузке. Следует помнить, что стресс, испытываемый во время лечебной процедуры, является дополнительным риском развития гипогликемии у больного. Таким образом, врач-стоматолог должен иметь наготове сахар в любом виде — пакетики сахара, конфеты, сладкий сок или чай. При появлении у больного признаков гипогликемии, нужно немедленно прекратить лечебную процедуру и если больной в сознании, то дать ему сахар в любой форме через рот. Если состояние пациента ухудшается, следует незамедлительно принять меры для оказания эффективной врачебной помощи.

Человека, оказывают важное воздействие на качество жизни и процессы метаболизма в организме. Инсулин находится у всех на слуху, однако мало кто знает, что его действие во многом связано с работой другого гормона - глюкагона. Чтобы разобраться в его важности, нужно рассмотреть все стороны вопроса.

Поджелудочная железа и ее гормоны

Человеческий организм представляет собой сложный механизм, который должен работать слаженно, без сбоев, чтобы мы могли ощущать себя хорошо. Поджелудочная железа - один из важнейших органов, который участвует в основных процессах метаболизма. Именно благодаря работе этой железы продукты питания перерабатываются в те соединения, которые усваиваются клетками организма. Происходит это с помощью гормонов, которые синтезируются в поджелудочной железе.

Главные гормоны поджелудочной железы:

1. Инсулин, который отвечает за уровень сахара в крови.
2. Гормон глюкагон, который оказывает противоположное инсулину воздействие.
3. Соматостатин выполняет функцию подавления ряда гормонально активных веществ.
4. Полипептид панкреатический, который контролирует работу пищеварительной системы.

Действие гормона глюкагона тесно связано с действием инсулина. Специалисты редко рассматривают их по отдельности, хотя в разговорах об уровне сахара в крови мы чаще оперируем инсулином.

Строение глюкагона

В медицинской практике данный гормон принято называть также «гормоном голода». Определив, где вырабатывается гормон глюкагон, ученые перешли к изучению его строения. Как выяснилось, несмотря на свою важность для человеческого организма, по своей структуре глюкагон достаточно прост: состоит всего из 29 аминокислот.

Доказано, что строение гормона глюкагона одинаково для человека, коровы, свиньи и крысы. Современная фармакология использует поджелудочные железы свиней или быков для выделения необходимого вещества, которое добавляется в медикаменты.

Гормон глюкагон и его функции

Несмотря на свою малую известность, этот гормон берет на себя выполнение важных для жизни человека процессов. Попадая в кровь, гормон голода двигается в сторону печени, где взаимодействует с рецепторами ее клеток и способствует выработке глюкозы, которая также попадает в кровь. Глюкагон позволяет поддерживать ее на необходимом стабильном уровне.

Другие функции гормона глюкагона:

1. Стимулирует и усиливает почечный кровоток.
2. Принимает активное участие в регенеративных процессах клеток печени.
3. Гормон глюкагон ускоряет распад липидов и контролирует уровень холестерина в крови человека.
4. Способствует быстрому выводу натрия из организма, что улучшает работу сердца.
5. Выводит инсулин из клеток организма.

Этот гормон тесно взаимодействует с адреналином в моменты опасности. При увеличении уровня адреналина в крови резко повышается уровень глюкагона, что способствует лучшему кислородному снабжению мышц.

Также доказано, что в момент протекания процессов пищеварения уровень глюкагона резко падает, а уровень инсулина, напротив, возрастает. Как только процессы в организме завершены, гормональный уровень меняется в противоположную сторону.

На стабильную выработку гормона глюкагона в организме человека оказывает воздействие ряд факторов:

1. Падение уровня глюкозы в крови.
2. Повышение уровня аминокислот в крови.
3. Активные физические нагрузки.

Все перечисленные действия способствуют резкому скачку глюкагона в крови. При этом специалисты склонны разделять норму содержания гормона для детей и взрослых.

Нормальный уровень:

1. Дети от 4 до 14 лет. Норма находится в пределах от 0 до 148 пг/мл.
2. Взрослые (старше 14 лет). Норма определяется границами от 20 до 100 пг/мл.

Резкое отклонение от нормативных показателей свидетельствует о развитии в организме патологий самого различного характера.

Повышенный уровень гормона

Изменение гормонального уровня в организме человека чаще всего свидетельствует о каких-либо процессах, которые могут оказывать пагубное воздействие на здоровье. Некоторые из них протекают, на первый взгляд, незаметно.

Итак, повышение уровня гормона глюкагона является симптомом для следующих заболеваний:

1. Сахарный диабет 1 типа.
2. Панкреатит в острой форме.
3. Цирроз печени.
4. Почечная недостаточность в хронической форме.
5. Гипогликемия.
6. Тяжелый стресс для организма, связанный с травмирующим воздействием (операции, ожоги и др.).

Это только ряд факторов, которые повлияют на отклонение гормона голода от нормального уровня. Снижение же показателя также может говорить о патологиях: муковисцидоз, хронический панкреатит.

Препараты глюкагона

Современная медицина способна снабдить человека препаратами, которые помогут естественным процессам организма правильно регулировать гормональный фон. Выяснив, где вырабатывается гормон глюкагон, какие функции он выполняет, на что влияет и для чего необходим, ученые успешно решили вопрос с созданием соответствующих лекарственных средств.

В первую очередь препараты с содержанием глюкагона используются для снятия спазмов, улучшения работы сердечно-сосудистой системы, а также для лечения сахарного диабета. В состав лекарства входит гормон, которые выделяется из поджелудочной железы коров и свиней (как указано выше, структура гормона у указанных животных идентична человеческому).

Показания к применению

Применение препаратов, которые оказывают влияние на гормональный фон, возможно исключительно по рекомендации врача. В противном случае это чревато развитием нежелательных патологических последствий.

Согласно исследованиям, препараты, в составе которых находится животный глюкагон, назначаются в следующих случаях:

1. Для эффекта расслабления мышц желудка и кишечника.
2. Проведение шоковой терапии пациентов, страдающих психическими расстройствами.
3. Сахарный диабет, в некоторых случаях диабет 2 типа.
4. Устранение спазмов при дивертикулезе кишечника.
5. Вспомогательное средство для проведения лабораторной диагностики организма.

Подобные лекарственные средства должны скорректировать уровень глюкозы в крови человека, в некоторых случаях дополнительного применению инсулина не требуется.

Подобный гормональный препарат выпускается в форме раствора для инъекций, который может вводиться как внутривенно, внутримышечно, так и подкожно. Для экстренного применения подходят только первые два типа введения лекарства.

Подходящую дозировку определяет лечащий врач, основываясь на диагнозе пациента, его индивидуальных особенностях организма. Для лечения и для подготовки к обследованию используются различные дозы препарата. Врачи отмечают, что в экстренных случаях улучшение состояния наступает в течение десяти минут.

Существуют ограничения к применению:

1. Беременность. Доказано, что препарат не проникает через плацентарный барьер, а значит безопасен для плода. Однако врачи рекомендуют применение лекарств только в крайних случаях.
2. Не рекомендуется использовать препарат для детей, вес которых составляет менее 25 килограммов.
3. Индивидуальная непереносимость вспомогательных компонентов препарата.

Заключение

Врачи сходятся в едином мнении, что лучшей профилактикой заболеваний является правильный образ жизни, что также способствует поддержанию необходимого гормонального фона. Избежать неприятных отклонений возможно, если следить за своим питанием и бдительно относиться к сигналам собственного организма.