Как глюкагон влияет на деятельность сердца. Гормоны поджелудочной железы

Что такое гормон глюкагон и за что он отвечает? Данное вещество вырабатывается клетками поджелудочной и играет важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности человека. Совместно с другими гормонами, которые вырабатываются железами внутренней секреции , он регулирует работу многих органов и систем.

Поджелудочная железа – важная часть человеческого организма, без которой он не может нормально функционировать. Она вырабатывает несколько гормонов, напрямую влияющих на метаболические процессы. Они участвуют в преобразовании веществ, поступающих вместе с пищей превращая их в такие соединения, которые способны усвоится клетками.

Основными гормонами, способными вырабатываться в поджелудочной железе, считаются:

• инсулин. Отвечает за нормализацию содержания глюкозы в крови;
• глюкагон. Обладает противоположным к инсулину действием;
• соматостатин. Основная функция – подавление выработки нескольких гормонально активных веществ (например, соматотропина, тиреотропина, и других);
• панкреатический полипептид. Регулирует деятельность пищеварительной системы.

Описание гормона

Глюкагоном называют гормон альфа-клеток островков Лангенганса. Он также может синтезироваться при помощи других участков желудочно-кишечного тракта. По химическому составу глюкагон имеет пептидную природу. Данное вещество образуется из препроглюкагона. Выработка данного гормона зависит от количества глюкозы, которая поступает вместе с пищей.

Также на его концентрацию влияет инсулин , определенные аминокислоты и жирные кислоты. Если человек увеличивает в своем рационе объем белковой пищи, это ведет к повышению количества аланина и аргинина. Данные аминокислоты стимулируют повышение данного гормона в крови человека. В свою очередь, последний выступает в роли катализатора. Он преобразует аминокислоты в глюкозу, что ведет к снабжению всех тканей организма необходимым количеством гормонов.

Также секреция глюкагона увеличивается от высоких физических нагрузок. Если человек подвергает тело слишком большим испытаниям (на пределе усилий), концентрация гормона может увеличиваться больше, чем в 5 раз.

Особенностью данного вещества является то, что оно разрушается в некоторых органах – печени, почках. Также этот гормон распадается в плазме, в тканях-мишенях. Оптимальная концентрация глюкагона гормона в крови составляет 27-120 пг/мл.

Функциональное назначение

Функциями глюкагона считаются:

• влияет на расщепление в печени и мышечной массе гликогена, где он сохраняется в качестве запаса энергии. В результате данного действия наблюдается выброс глюкозы;
• активируется процесс расщепления липидов. Это происходит благодаря тому, что в клетках жира повышается концентрация липазы. В результате в кровь поступают продукты распада липидов, которые являются источниками энергии;
• запускается процесс образования глюкозы из веществ, не относящихся к углеводной группе;
• усиливается приток крови к почкам;

• глюкагон повышает артериальное давление, частоту и число сокращений сердечной мышцы;
• при высоких концентрациях гормон производит спазмолитический эффект. От этого происходит снижение сокращений гладкой мускулатуры, из которой состоят стенки кишечника;
• увеличивается скорость выведения натрия из организма. В результате нормализуется электролитическое соотношение в организме. Это напрямую влияет на функционирование сердечно-сосудистой системы;
• наблюдается восстановление клеток печени;
• происходит воздействие на клетки, в результате чего наблюдается выход инсулина из них;
• увеличивается внутриклеточная концентрация кальция.

Роль гормона для человеческого организма

Механизмом действия глюкагона считается повышение доступности энергетических запасов организма для скелетных мышц. К таким веществам, на которые непосредственно влияет гормон, относят глюкозу, свободные жирные кислоты, кетокислоты. Также в определенных ситуациях (стрессовых чаще всего) значительно увеличивается кровоснабжение скелетных мышц благодаря стимуляции работы сердца. Данный гормон производит повышающий эффект на содержание катехоламинов. Это стимулирует особую реакцию организма в стрессовых ситуациях типа «бей или беги».

Роль глюкагона, функцией которого считается поддержание оптимальной концентрации глюкозы в организме, неоценима для нормальной жизнедеятельности человека. Центральная нервная система не способна работать без данных веществ. Для ее функционирования в крови человека должно находиться около 4 г глюкозы в час. Также благодаря расщеплению липидов значительно снижается концентрация холестерина в организме. Но и избыточное содержание этого гормона приводит к негативным эффектам. Например, при таком состоянии часто диагностируются злокачественные опухоли.

Применение препарата

Препарат с содержанием глюкагона (инструкция подтверждает это) содержит в составе вещества, добываемые из поджелудочной железы животного происхождения (свиной, бычьей).

Они идентичны тем компонентам, которые вырабатываются человеческим организмом. Влияние препарата Глюкагона на концентрацию таких веществ как глюкоза и гликоген позволяет использовать его с лечебной целью в следующих случаях:

• при тяжелом состоянии, вызванном гипогликемией. Оно наблюдается чаще всего у больных сахарных диабетом. Используется преимущественно в случаях, когда нет возможности вводить глюкозу внутривенно;
• при лучевой диагностике как средство, подавляющее моторику пищеварительной системы;
• при шоковой терапии у больных психическими расстройствами;
• при наличии острого дивертикулита в качестве средства, устраняющего спазмы;
• при наличии патологий желчных путей;
• для расслабления гладких мышц кишечника.

Способ применения

Инструкция к глюкагону указывает, что данный препарат используется при гипогликемии в количестве 1 мл внутривенно или внутримышечно. Повышенный уровень глюкозы наблюдается спустя 10 минут после введения лечебного средства. Часто этого достаточно, чтобы избежать поражения центральной нервной системы.

Инструкция по применению препарата указывает, что его можно использовать в количестве 0,5-1 мл для больных детей, масса тела которых превышает 20 кг. Если ребенок весит меньше, тогда допустимая дозировка не больше 0,5 мл, что соответствует 20-30 мкг/кг. Если после первого введения гормона не наступил желательный эффект, рекомендуется повторить инъекцию, спустя 12 минут.

Противопоказания к применению

Противопоказанием к использованию данного гормонального препарата считаются следующие факторы:

• повышенная чувствительность к компонентам лечебного средства;
• гипергликемия;
• инсулинома;

Данный препарат показан для лечения определенных проблем у беременных женщин. Он не проникает через плацентарный барьер и не влияет никаким образом на плод. В период грудного выкармливания данное гормональное средство назначается с осторожностью.

Список литературы

1. Руководство по детской эндокринологии / Иван Иванович Дедов, Валентина Александровна Петеркова. – М. : Универсум Паблишинг, 2006. – 595 с. : ил.
2. Глазные проявления диабета / ред. Л. И. Балашевич. – СПб. : Санкт-Петербургская гос. мед. акад. последипломного образования, 2004. – 382 с. : ил. – Библиогр. в конце глав.
3. Секреты эндокринологии: учеб. пособие: пер. с англ. – 2-е изд., испр. и доп. – М. : БИНОМ; СПб. : Невский диалект, 2001. – 464 с. : ил.
4. Синдром диабетической стопы: диагностика, лечение и профилактика / М. Б. Анциферов, Е. Ю. Комелягина. – Москва: Медицинское информационное агентство, 2013. – 304 с. : рис. – Библиогр. в конце глав.

Важным органом нашего тела является поджелудочная железа. Ею продуцируются несколько гормонов, влияющих на метаболизм организма. В их число входит глюкагон, это вещество, высвобождающее из клеток глюкозу. Кроме него поджелудочная генерирует , соматостатин и панкреатический полипептид. Соматостатин отвечает за ограничение выработки соматотропина и катехоламинов (адреналин, норадреналин). Пептид регулирует функционирование ЖКТ. Инсулин и глюкагон контролируют содержание основного источника энергии - глюкозы, причем эти 2 гормона прямо противоположны по действию. Что такое глюкагон, и какие еще функции он имеет, ответим в этой статье.

Выработка и деятельность глюкагона

Глюкагон является пептидным веществом, которое вырабатывается островками Лангерганса и другими клетками поджелудочной железы. Родителем этого гормона служит препроглюкагон.

Непосредственное влияние на синтез глюкагона оказывает глюкоза, полученная организмом с пищей. Также на синтез гормона влияют белковые продукты, принятые человеком во время еды. В них содержатся аргинин и аланин, которые повышают количество описываемого вещества в организме.

На синтез глюкагона влияет физическая работа и занятия спортом. Чем больше нагрузка, тем больше синтез гормона. Он также начинает усиленно вырабатываться при голоданиях. Как защитное средство, вещество продуцируется во время стрессов. На его всплеск влияет подъем уровня и .

Глюкагон служит для образования глюкозы из аминокислот белков. Таким образом, он обеспечивает необходимой для функционирования энергией все органы человеческого тела. В функции глюкагона входит:

• расщепление гликогена в печени и в мышцах, благодаря чему хранящийся там запас глюкозы выбрасывается в кровь и служит для энергетического обмена;
• расщепление липидов (жиров), что также ведет к энергетическому снабжению тела;
• образование глюкозы из продуктов, не относящихся к углеводам;
• обеспечение увеличения снабжения кровью почек;
• поднятие артериального давления;
• повышение сердечного пульса;
• спазмолитический эффект;
• увеличение содержания катехоламинов;
• стимуляция восстановления клеток печени;
• ускорение процесса выведения из организма натрия и фосфора;
• регулировка магниевого обмена;
• увеличение содержания кальция в клетках;
• вывод из клеток инсулина.

Надо заметить, что в мышцах глюкагон не поощряет выработку глюкозы, поскольку в них нет нужных рецепторов, реагирующих на гормон. Но из списка видно, что роль вещества в нашем теле достаточно велика.

Глюкагон и инсулин - 2 противоборствующих гормона. Инсулин служит для накопления глюкозы в клетках. Он вырабатывается при повышенном содержании глюкозы, сохраняя ее про запас. Механизм действия глюкагона состоит в том, что он освобождает глюкозу из клеток и направляет ее в органы тела для энергетического обмена. Надо еще учесть, что некоторые органы человека поглощают глюкозу, невзирая на функционирование инсулина. К ним относятся мозг головы, кишечник (его некоторые отделы), печень, обе почки. Чтобы обмен сахара в организме был уравновешен, нужны еще и другие гормоны - это кортизол, гормон страха адреналин, влияющий на рост костей и тканей .

Норма гормона и отклонения от нее

Норма гормона глюкагона зависит от возраста человека. У взрослых вилка между нижним и верхним значением меньше. Таблица выглядит следующим образом:

Отклонение от нормы объема гормона может свидетельствовать о патологии. В том числе, при определении пониженного количества вещества возможны:

• тяжелое кистозно-фиброзное поражение желез внутренней секреции и органов дыхания;
• хроническое воспаление поджелудочной железы;
• понижение уровня глюкагона бывает после операций по удалению поджелудочной.

Функциями глюкагона является устранение некоторых из вышеописанных патологий. Повышенное содержание вещества указывает на одну из ситуаций:

• повышение глюкозы в связи с заболеванием сахарным диабетом 1-ого типа;
• опухолевое поражение поджелудочной железы;
• острое воспаление поджелудочной;
• цирроз печени (перерождение клеток в опухолевую ткань);
• чрезмерное продуцирование глюкокортикоидов в связи с генерированием их опухолевыми клетками;
• недостаточность почек в хронической форме;
• психологический стресс.

В случае превышения или снижения гормона врач назначает другие исследования для точной постановки диагноза. Для определения уровня глюкагона делают биохимию крови.

Глюкагонсодержащие средства

Синтез Глюкагона проводят из гормона животных, пользуясь тем, что они имеют это вещество аналогичного строения. Лекарство выпускают в виде жидкости для инъекций и в виде таблеток для приема внутрь. Уколы ставят внутривенно или внутримышечно. Препарат назначают в следующих случаях:

• заболевание сахарным диабетом с пониженным содержанием глюкозы;
• дополнительное лечение при депрессиях;
• необходимость снять спазм отделов кишечника;
• для успокоения и выпрямления гладкой мускулатуры;
• при заболеваниях желчных путей;
• при лучевом исследовании желудка.

Инструкция описывает, что доза укола, который вводят внутривенно или, при невозможности колоть вену, внутримышечно, составляет 1 мл. После укола повышение уровня гормона, сопровождающееся увеличением количества глюкозы, наблюдается спустя 10 минут.

Препарат возможно применять для лечения детей. Если вес малыша составляет менее 20 кг, доза должна быть не более 0,5 мл. Для более тяжелых по весу детей дозировка составляет от 0,5 до 1 мл. При недостаточном эффекте от введения лекарства укол повторяют через 12 минут. Колоть надо в другое место.

Лечение детей и беременных женщин можно осуществлять только в поликлинике под контролем специалиста. При подготовке к лучевой диагностике вкалывают от 0,25 мг до 2 мг лекарства. Дозу, в зависимости от состояния больного и его веса, рассчитывает врач. Принимать препарат в любом виде без назначения врача категорически запрещено.

Если лекарство используется для экстренной помощи, после его приема необходимо поесть белковых продуктов, выпить чашку теплого подслащенного чая и лечь в постель на 2 часа.

Противопоказания к лечению Глюкагоном

Глюкагон запрещается применять для лечения в следующих случаях:

• опухолевое заболевание поджелудочной железы с продуцированием опухолевыми клетками инсулина;
• повышенное содержание сахара;
• при доброкачественной или злокачественной опухоли (феохромоцитоме), клетки которой генерируют катехоламины;
• при индивидуальной непереносимости лечебного средства.

Для раннего выявления противопоказаний к лечению гормоном требуются дополнительные диагностические процедуры. Побочным эффектом от приема Глюкагона может быть тошнота и позывы к рвоте. Если применение лекарства не дало ожидаемого результата, требуется ввести пациенту раствор глюкозы.

Препарат возможно применять для лечения беременных. Он задерживается плацентой и к плоду не поступает. В период кормления применение препарата возможно только под строгим контролем специалиста.

Если глюкоза ниже нормы, что делать?

До приезда врача можно повысить содержание глюкозы употреблением некоторых продуктов. Неплохо съесть 50 г меда, который содержит фруктозу, глюкозу и сахарозу естественного происхождения. Ведь вредна только искусственная фруктоза. А, если глюкагон и глюкоза не вырабатываются в достаточном количестве, чтобы снабжать нас глюкозой, необходимо принимать сахар в виде пищи.

Поможет восстановить силы чай с вареньем. После сильных перегрузок или нервного стресса полезно плотно поесть калорийными продуктами. В их список входят морепродукты, орехи, яблоки, сыры, тыквенные семечки, растительные масла. Пользу принесет отдых в проветренной комнате и крепкий сон.

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.

Основными гормонами поджелудочной железы являются инсулин и глюкагон. Механизм действия этих биологически активных веществ направлен на поддержание сахарного равновесия в крови.

Для нормальной жизнедеятельности организма важно поддерживать концентрацию глюкозы(сахара) на постоянном уровне. С каждым приемом пищи, при воздействии на организм внешних факторов показатели сахара изменяются.

Инсулин снижает концентрацию глюкозы транспортируя ее в клетки, а также частично превращая ее в гликоген. Это вещество откладывается в печени и мышцах про запас. Объемы гликогенового депо ограничены, а избыточное количество сахара(глюкоза) частично превращается в жир.

Задача глюкагона превратить гликоген в глюкозу , если ее показатели ниже нормы. Еще одно название этого вещества – «гормон голода».

Роль глюкагона в организме, механизм действия

Головной мозг, кишечник, почки, печень – основные потребители глюкозы. Например, центральная нервная система потребляет 4 грамма глюкозы за 1 час. Поэтому очень важно постоянно поддерживать ее нормальный уровень.

Гликоген - вещество, которое храниться в основном в печени, это запас около 200 грамм. При недостатки глюкозы или когда требуется дополнительная энергия (физические нагрузки, бег) гликоген распадается, насыщая кровь глюкозой.

Данного хранилища хватает на приблизительно 40 минут. Потому в спорте часто говорят, что жир сгорает только после получасовой тренировки, когда вся энергия в виде глюкозы и гликогена израсходована.

Поджелудочная железа относится к железам смешанной секреции – она вырабатывает кишечный сок, который выделяется в 12-перстную кишку и секретирует несколько гормонов, поэтому ее ткань анатомически и функционально дифференцирована. В островках Лангерганса альфа-клетками осуществляется синтез глюкагона . Вещество может синтезироваться другими клетками органов желудочно-кишечного тракта.

Запускают сразу несколько факторов:

1. Снижение концентрации глюкозы до критически низких показателей.
2. Уровень инсулина.
3. Повышение содержания в крови аминокислот (в частности, аланина и аргинина).
4. Чрезмерные физические нагрузки (например, во время активных или тяжелых тренировок).

Функции глюкагона связаны с другими важными биохимическими и физиологическими процессами:

• усиление кровообращения в почках;
• поддержание оптимального электролитического баланса за счет увеличения скорости выведения натрия, что улучшает деятельность сердечно-сосудистой системы;
• восстановление ткани печени;
• активизация выхода клеточного инсулина;
• увеличение содержания кальция в клетках.

В стрессовой ситуации, проявляются физиологические эффекты глюкагона. Он активно расщепляет гликоген, повышая тем самым уровень глюкозы , активизирует поступление кислорода, чтобы обеспечить мышцы дополнительной энергией. Для поддержания сахарного равновесия глюкагон активно взаимодействует с кортизолом и соматотропином.

Повышенный уровень

Повышенная секреция глюкагона связана гиперфункцией поджелудочной железы, которую вызывают следующие патологии:

• опухоли в зоне альфа-клеток (глюкагонома);
• острый воспалительный процесс в тканях поджелудочной (панкреатит);
• разрушение клеток печени (цирроз);
• хроническая почечная недостаточность;
• сахарный диабет первого типа;
• синдром Кушинга.

Любые стрессовые ситуации (в том числе, операции, травмы, ожоги), острая гипогликемия (низкая концентрация глюкозы), преобладание в рационе белковой пищи вызывают повышение уровня глюкагона, и функции большинства физиологических систем нарушаются.

Пониженный уровень

Дефицит глюкагона наблюдается после операции по удалению поджелудочной железы (панкреатэктомии). Гормон является своеобразным стимулятором поступления в кровь необходимых веществ и поддержания гомеостаза. Пониженный уровень гормона наблюдается при муковисцидозе (генетической патологии, связанной с поражением желез внешней секреции), панкреатите в хронической форме.

Анализы – норма – как сдавать

Состояние, когда глюкагон образуется в избыточном количестве, имеет серьезные последствия. Происходит перенасыщение организма глюкозой, жирными кислотами. Единичные случаи не опасны, но частые увеличения концентрации гормона вызывают тахикардию, гипертонию, другие сердечные патологии. Риск развития злокачественных новообразований – самое серьезное осложнение.

Недостаток глюкагона в течение длительного времени приводит к снижению работоспособности, головокружениям, помутнению сознания, тремору конечностей, судорогам, слабости, тошноте.

Для анализа гормона берут забор венозной крови . Для получения достоверных результатов к нему нужно правильно подготовиться:

• За 10-12 часов до исследования воздержаться от приема пищи.
• Исключить прием инсулина, катехоламинов и других лекарственных средств, который влияют на показатели. Если прием препаратов отменить нельзя, это указывают в направлении на анализ.
• Перед забором крови пациенту необходимо в течение 30 минут полежать и расслабиться.

Фармакологическое действие

В медицине применяют синтетический глюкагон в лечебных целях при тяжелых формах гипогликемии и связанных с ней патологических состояниях. Вещество, подобное глюкагону, применяют для лечения диабета второго типа. В диагностических целях препарат востребован при исследовании органов желудочно-кишечного тракта.

Препараты на основе гормона назначаются врачами. Фармакологическое действие глюкагона направлено на:

• увеличение концентрации глюкозы;
• снятие спазмов мышечной системы;
• изменение количества сердечных сокращений.

Показания к применению медицинского препарата

Действие гормона на концентрацию глюкозы и гликогена используют для лечения различных патологий. Показания к применению медицинского препарата следующие:

• тяжелая гипогликемия, когда глюкозу невозможно ввести с помощью капельницы;
• подавление моторики органов ЖКТ при лучевой диагностике;
• больным с психическими нарушениями в качестве шоковой терапии;
• острый дивертикулит (воспаление кишечника с образование мешкообразных выпячиваний);
• патологии желчевыводящих путей;
• для расслабления гладкой мускулатуры кишечника.

Противопоказания

Препарат глюкагон противопоказан при некоторых заболеваниях:

• гиперчувствительность к компонентам лекарственного средства;
• гипергликемия (высокая концентрация глюкозы в крови);
• инсулинома (доброкачественная, реже злокачественная, опухоль островков Лангерганса поджелудочной железы);
• феохромоцитома (гормонально активное новообразование, которое провоцирует повышенную секрецию катехоламинов).

Глюкагон или «гормон голода» секретирует поджелудочная железа. Он является антагонистом инсулина и принимает активное участие в поддержании сахарного равновесия в крови. Дефицит и недостаток гормона вызывает различные патологии.

Внутриклеточные события, обеспечивающие секрецию глюкагона из α-клеток, происходят по тем же механизмам, что и секреция инсулина из β-клеток, но те же внеклеточные сигналы, запускающие секрецию глюкагона, зачастую (но не всегда!) приводят к противоположным результатам.

 Стимулируют секрецию глюкагона АК (в особенности аргинин и аланин), гипогликемия, инсулин, гастрин, ХЦК, кортизол, физическая нагрузка, голодание, β-адренергические стимуляторы, прием пищи (особенно богатой белком).

 Подавляют секрецию глюкагона глюкоза, инсулин, соматостатин, секретин, свободные жирные кислоты, кетоновые тела, α-адренергические стимуляторы. Время полужизни глюкагона в крови – около 5 минут.

Физиологические эффекты глюкагона

Основная мишень глюкагона – печень (гепатоциты), в меньшей степени – адипоциты и поперечно-полосатая мышечная ткань (в том числе кардиомиоциты). Рецептор глюкагона расположен в плазмолемме клеток-мишеней, связывает только глюкагон и посредством G-белка активирует аденилатциклазу. Мутации гена глюкагонового рецептора приводят к развитию инсулин-независимого сахарного диабета. Глюкагон расценивают как антагонист инсулина; этот гормон стимулирует гликогенолиз и липолиз, что ведет к быстрой мобилизации источников энергии (глюкоза и жирные кислоты). В то же время глюкагон обладает кетогенным эффектом, т.е. стимулирует образование кетоновых тел.

 Глюкагон увеличивает содержание глюкозы (способствует гипергликемии) в плазме крови. Этот эффект реализуется несколькими путями.

◊ Стимуляция гликогенолиза . Глюкагон, активируя гликоген фосфорилазу и ингибируя гликоген синтазу в гепатоцитах, приводит к быстрому и выраженному распаду гликогена и освобождению глюкозы в кровь.

◊ Подавление гликолиза. Глюкагон ингибирует ключевые ферменты гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа) в печени, что приводит к  содержания глюкозо-6-фосфата в гепатоцитах, его дефосфорилированию и освобождению глюкозы в кровь.

◊ Стимуляция глюконеогенеза. Глюкагон усиливает транспорт АК из крови в гепатоциты и одновременно активирует ключевые ферменты глюконеогенеза (пируваткарбоксилаза. Фруктозо01,6-дифосфатаза), что приводи к  содержания глюкозы в цитоплазме клеток и её поступлению в кровь.

 Глюкагон способствует образованию кетоновых тел путем стимуляции окисления жирных кислот: ингибирование активности ацетил-КоА-карбоксилазы приводит к ↓ содержания ингибитора карнитин ацилтрансферазы – малонил-КоА, что приводит к усиленному поступлению жирных кислот из цитоплазмы в митохондрии для их β-окисления и превращения в кетокислоты. Другими словами, в отличие от инсулина, глюкагон оказывает кетогенный эффект.

ЯИЧКИ

В яичках синтезируются стероидные андрогены и ‑ингибин. Их физиологическое значение рассмотрено в главе 19, здесь приведены краткие характеристики гормонов.

 Стероидные андрогены вырабатываются интерстициальными клетками Ляйдига (тестостерон и дигидротестостерон) и клетками сетчатой зоны коры надпочечников (дегидроэпиандростерон и андростендион, обладающие слабой андрогенной активностью.

 Тестостерон - основной циркулирующий андроген (см. рис. 19–7). В эмбриогенезе андрогены контролируют развитие плода по мужскому типу. В период полового созревания они стимулируют становление признаков мужского пола. С наступлением половой зрелости тестостерон необходим для поддержания сперматогенеза, вторичных половых признаков, секреторной активности предстательной железы и семенных пузырьков.

 Дигидротестостерон . 5‑Редуктаза катализирует превращение тестостерона в дигидротестостерон в клетках Ляйдига , простате, семенных пузырьках.