Glukagon

Glukagon
IUPAC-név
Kémiai azonosítók
PubChem 16186314
ChemSpider 10481928
EINECS-szám 232-708-2
DrugBank DB00040
KEGG C01501
ChEBI 5391
InChIKey MASNOZXLGMXCHN-GVLKBUBXSA-N
UNII 76LA80IG2G
ChEMBL 266481
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet C153H225N43O49S
Moláris tömeg 3482.747314 g/mol

A glukagon egy peptidhormon, amelyet a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek alfa-sejtjei termelnek és feladata a vércukorszint emelése, vagyis hatása ellentétes az inzulinéval.

Ha a glükóz koncentrációja a vérben túlságosan alacsony lesz, a hasnyálmirigy glukagont választ ki, amely a májban megindítja a tárolt glikogén lebontását és a glükóz felszabadítását. Az inzulin, ezzel ellentétben, magas vércukorszint esetén szabadul fel és elősegíti a fölösleges cukor felvételét. A glukagon és az inzulin ugyanannak a visszacsatolási rendszernek a tagjai, amelynek a vércukorszint fiziológiai szinten való tartása a feladata. Testi munka és stressz esetén nő az energiafelhasználás és így a glukagonszint is. Szerkezete alapján a glukagon-hormoncsaládhoz tartozik (csakúgy, mint a GIP, a szekretin és a VIP).

A glukagont az amerikai C. P. Kimball és John. R. Murlin fedezte fel 1923-ban. Aminosavsorrendjét 1957-ben határozták meg.

Feladata

A glukagon feladata a vércukorszint megemelése. Ezt két módon éri el: elősegíti a glikogén lebontását glükózzá; és a glükóz szintézisét a glükoneogenezis révén.

A szőlőcukrot (glükózt) a májsejtek (hepatociták) tárolják poliszacharid, glikogén formájában. A glukagon hozzáköt a sejtek felszínén található receptorhoz, mire az megindítja a glikogén hidrolízisét és a véráramba való juttatását (az ún. glikogenolízist). Ha a glikogéntartalékok kimerülnek, a glukagon hatására a májban és a vesében megindul a más molekulákból (egyes aminosavak, lipidek, piroszőlősav, tejsav) történő szőlőcukorszintézis, a glükoneogenezis. A hormon egyúttal leállítja a májban a glikolízist, így annak köztes termékei a glükózszintézis rendelkezésére állhatnak.

Inzulinhiány esetén (pl. I. típusú cukorbetegség) a glukagon egyúttal elősegíti a zsírok lebontását is. Gerinctelenekben (rákokban) megfigyelték, hogy a szemkocsány eltávolítása megnöveli a glukagon mennyiségét a vérben és hiperglikémiához vezet.

Szerkezete

Glukagonreceptorhoz (kék) kötött hormon (piros)

A glukagon egy 29 aminosavból álló polipeptid. Az emberben aminosavszekvenciája a következő: NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp-Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH. Molekulasúlya 3483 dalton.

A glukagont a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek alfa-sejtjei termelik, míg az inzulin a velük szomszédos béta-sejtekben készül. Az emberben a sejtek vegyesen helyezkednek el, míg a patkányban az alfa-sejtek a sziget peremén tömörülnek. Az alfa-sejtek a proglukagon fehérje specifikus vágásával hozzák létre a hormont. A bél L-sejtjeiben a proglukagon alternatív vágásával más hormonok termelődnek: a glicentin, a GLP-1, GLP-2 és az oxintomodulin.

Hatásmechanizmusa

A glikogénbontás szabályozása

A glukagonreceptor a hepatociták felszínén, azok sejtmembránjába ágyazódva található. A glukagon megkötése után a receptor konformációs változáson megy át és a hozzá kapcsolódó G-proteinről egy GTP-molekula hasítása árán leválik annak alfa-alegysége. Az alegység aztán aktiválja a szignáltranszdukciós kaszkád első lépését, az adenilát-cikláz enzimet. Az enzim ciklikus AMP-t hoz létre, ami beindítja a protein-kináz A működését, amely foszforilálja a glikogén-foszforiláz b-t, átalakítva azt az aktív a formába. A foszforliáz-a aztán egy foszfátcsoportot kapcsol a glikogén utolsó glükózmolekulájára és egyben levágja azt a polimerlánc végéről és szabad glükózt hoz létre.

Ezenkívül a láncolat közepén találhat protein-kináz A foszforilálja és kikapcsolja azt az enzimet, amely a glikolízis fontos kezdeti molekuláját, a fruktóz-2,6-biszfoszfátot hozza létre és ezzel gátolja a glükóz lebontásával járó glikolízist.

A glukagon termelését a következő tényezők aktiválják:

A következők pedig gátolják:

A hasnyálmirigy egyes tumorjai (pl. glukagonóma) a glukagon extrém magas szintjét okozhatják.

Orvosi alkalmazásai

A glukagon-injekció a súlyos hipoglikémia fontos elsősegélynyújtási eszköze. A beteg ilyenkor az eszméletét is elvesztheti, ezért szájon át esetleg nem képes bevenni a szert. Felnőttek esetén a dózis 1 milligramm és izomba, intravénásan vagy bőr alá is adható. Mivel oldatban nem tartható el sokáig, a glukagont többnyire por formájában tárolják, amit beadás előtt valamilyen steril folyadékban (víz, fiziológiás oldat) fel kell oldani.

Egyes esetekben béta-blokkolók túladagolása esetén nagy dózis glukagon beadása jótékonynak bizonyult. Bizonyos anafilaxiás esetekben, amikor a beteg rezisztens az adrenalin hatására, intravénás glukagonnal hatékonyan kezelték az alacsony vérnyomásukat. A nyelőcsövet elzáró idegen tárgy eltávolításában egyes orvosok szerint hasznos a glukagon beadása, mert ellazítja a nyelőcső alsó záróizmát. Mások szerint a kezelés hatékonyságára nincs bizonyíték.

A glukagon igen gyorsan hat; beadásának fejfájás és émelygés lehet a mellékhatása. Feokromocitómás betegeknek nem javasolt, mert a túltermelt adrenalin mellett a vércukorszint könnyen kórosan magas értékeket érhet el. Szintén nem ajánlott inzulinóma esetén. Véralvadásgátlókkal (warfarin) együtt adva, fokozza azok hatását.

Jegyzetek

  1. ↑ Reece J, Campbell N (2002). Biology. San Francisco: Benjamin Cummings. ISBN 0-8053-6624-5.
  2. ↑ Jones, BJ; Tan, T; Bloom, SR (2012. március). "Minireview: Glucagon in stress and energy homeostasis". Endocrinology. 153 (3): 1049–54. doi:10.1210/en.2011-1979. PMC 3281544. PMID 22294753.
  3. ↑ Kimball C, Murlin J (1923). "Aqueous extracts of pancreas III. Some precipitation reactions of insulin". J. Biol. Chem. 58 (1): 337–348. 2007. szeptember 29. dátummal az eredeti címről archiválva. Hozzáférés: 2016. június 28.
  4. ↑ Bromer W, Winn L, Behrens O (1957). "The amino acid sequence of glucagon V. Location of amide groups, acid degradation studies and summary of sequential evidence". J. Am. Chem. Soc. 79 (11): 2807–2810. doi:10.1021/ja01568a038.
  5. ↑ Liljenquist JE, Bomboy JD, Lewis SB, Sinclair-Smith BC, Felts PW, Lacy WW, Crofford OB, Liddle GW (1974. január). "Effects of glucagon on lipolysis and ketogenesis in normal and diabetic men" (PDF). The Journal of Clinical Investigation. 53 (1): 190–7. doi:10.1172/JCI107537. PMC 301453. PMID 4808635.
  6. ↑ Leinen RL, Giannini AJ (1983). "Effect of eyestalk removal on glucagon induced hyperglycemia in crayfish". Society for Neuroscience Abstracts. 9: 604.
  7. ↑ Orskov C, Holst JJ, Poulsen SS, Kirkegaard P (1987. november). "Pancreatic and intestinal processing of proglucagon in man". Diabetologia. 30 (11): 874–81. doi:10.1007/BF00274797. PMID 3446554.
  8. ↑ Hue L, Rider MH (1987. július). "Role of fructose 2,6-bisphosphate in the control of glycolysis in mammalian tissues". The Biochemical Journal. 245 (2): 313–24. PMC 1148124. PMID 2822019.
  9. ↑ Claus TH, El-Maghrabi MR, Regen DM, Stewart HB, McGrane M, Kountz PD, Nyfeler F, Pilkis J, Pilkis SJ (1984). "The role of fructose 2,6-bisphosphate in the regulation of carbohydrate metabolism". Current Topics in Cellular Regulation. 23: 57–86. doi:10.1016/b978-0-12-152823-2.50006-4. PMID 6327193.
  10. ↑ Honey RN, Weir GC (1980. október). "Acetylcholine stimulates insulin, glucagon, and somatostatin release in the perfused chicken pancreas". Endocrinology. 107 (4): 1065–8. doi:10.1210/endo-107-4-1065. PMID 6105951.
  11. ↑ Krätzner R, Fröhlich F, Lepler K, Schröder M, Röher K, Dickel C, Tzvetkov MV, Quentin T, Oetjen E, Knepel W (2008. február). "A peroxisome proliferator-activated receptor gamma-retinoid X receptor heterodimer physically interacts with the transcriptional activator PAX6 to inhibit glucagon gene transcription". Molecular Pharmacology. 73 (2): 509–517. doi:10.1124/mol.107.035568. PMID 17962386.
  12. ↑ Leonard R. Johnson (2003). Essential Medical Physiology. Academic Press. 643–. o. ISBN 978-0-12-387584-6.
  13. ↑ White CM (1999. május). "A review of potential cardiovascular uses of intravenous glucagon administration". Journal of Clinical Pharmacology. 39 (5): 442–7. PMID 10234590.
  14. ↑ Tang AW (2003. október). "A practical guide to anaphylaxis". American Family Physician. 68 (7): 1325–32. PMID 14567487.
  15. ↑ Ko HH, Enns R (2008. október). "Review of food bolus management". Canadian Journal of Gastroenterology = Journal Canadien De Gastroenterologie. 22 (10): 805–8. PMC 2661297. PMID 18925301.
  16. ↑ Arora S, Galich P (2009. március). "Myth: glucagon is an effective first-line therapy for esophageal foreign body impaction". Cjem. 11 (2): 169–71. PMID 19272219.
  17. ↑ Leopard D, Fishpool S, Winter S (2011. szeptember). "The management of oesophageal soft food bolus obstruction: a systematic review". Annals of the Royal College of Surgeons of England. 93 (6): 441–4. doi:10.1308/003588411X588090. PMC 3369328. PMID 21929913.
  18. ↑ "Information for the Physician: Glucagon for Injection (rDNA origin)" (PDF). Eli Lilly and Company. 2016. november 20. dátummal az eredeti (PDF) címről archiválva. Hozzáférés: 2011. november 19.
  19. ↑ Koch-Weser J (1970. március). "Potentiation by glucagon of the hypoprothrombinemic action of warfarin". Annals of Internal Medicine. 72 (3): 331–5. doi:10.7326/0003-4819-72-3-331. PMID 5415418.

Fordítás