Регулирует деятельность желез внутренней секреции синтезирует гормон роста

Лекция 10. Обмен веществ и энергии

Общая характеристика обмена веществ

Обмен веществ (метаболизм) — одно из основных свойств живого организма. Суть его в постоянном поступлении и выведении из организма различных веществ. В организм человека поступает кислород, вода, органические и неорганические вещества. Сложные органические вещества, поступающие в организм, расщепляются до простых веществ, всасываются и поступают в клетки, где часть подвергается распаду и окислению до воды углекислого газа, аммиака, мочевины, молочной кислоты, обеспечивая организм энергией — реакции диссимиляции, или энергетического обмена (катаболизма).

Другая часть поступивших веществ является строительным материалом для реакций ассимиляции, или пластического обмена (анаболизма). Из организма удаляются углекислый газ, продукты обмена, выделяется энергия.

Реакции ассимиляции и диссимиляции протекают одновременно и взаимосвязано. Синтез веществ требует энергии, которая образуется в реакциях энергетического обмена, а для реакций энергетического обмена нужны ферменты, синтезируемы в результате ассимиляции.

Обмен веществ зависит от выполняемой работы, от возраста, от состояния человека. В период роста преобладают реакции пластического обмена, в период старения реакции катаболизма. Регуляция осуществляется с помощью нервной системы и желез внутренней секреции.

Белковый обмен

Белки составляют около 25% от массы тела. В пище различают белки растительного и животного происхождения, все они состоят из 20 видов аминокислот, из которых 10 являются незаменимыми — не могут синтезироваться в организме человека и должны поступать вместе с пищей.

В зависимости от аминокислотного состава белки делят на две группы: полноценные, содержащие все виды аминокислот и неполноценные. Растительные белки чаще неполноценные, в них могут отсутствовать некоторые аминокислоты, поэтому пища вегетарианцев должна быть разнообразной.

Под действием ферментов пищеварительного тракта (пепсина, трипсина, химотрипсина, эрепсина) белки гидролизуются до аминокислот, которые всасываются в кровь и транспортируются в клетки. В отличие от углеводов, накапливаться «про запас» аминокислоты не могут, часть из них вступает в реакции ассимиляция, клетки организма непрерывно синтезируют белки, необходимые для нормальной жизнедеятельности, а избыток аминокислот подвергается диссимиляции, полное окисление аминокислот и белков происходит до СО₂, Н₂О и NH₃. Аммиак ядовит и выводится из клеток в кровь. В печени превращается в менее ядовитую мочевину, которая удаляется из организма через мочевыделительную систему. (Животные с удаленной печенью погибают из-за накопления в организме аммиака). При полном окислении 1 г белка выделяется 17,6 кДж.

При положительном азотистом балансе в организм поступает больше азота, чем выделяется, например, во время роста; при отрицательном балансе — наоборот. Выведение 1 г азота соответствует распаду 6,25 г белка. Суточная потребность в белке 50-150 г. При избытке белки превращаются в углеводы и жиры. Синтезироваться из углеводов и жиров не могут.

В регуляции белкового обмена играют важную роль некоторые гормоны, например, тироксин, который вызывает расщепление белков и превращение их в углеводы; соматотропный гормон усиливает биосинтез белков организмом.

Углеводный обмен

Углеводы составляют около 1% от массы тела. В организм поступают в виде моно-, ди- и полисахаридов. Под действием ферментов амилазы, мальтазы, лактазы, сахаразы происходит их гидролиз до глюкозы, которая поступает в кровь. Содержание глюкозы в крови относительно постоянно, в норме — 0,12%, это основной источник энергии для клеток организма. При её избытке, с помощью инсулина активируются ферменты, снижающие уровень глюкозы в крови, она поступает в клетки печени и мышц, где превращается в гликоген. При недостатке глюкозы ряд гормонов (глюкагон, адреналин, ТТГ, тироксин, АКТГ, СТГ, адреналин) приводят к расщеплению гликогена и выведению глюкозы в кровь, а затем в клетки, где она подвергается гликолизу и кислородному окислению.

Основная функция углеводов в организме — энергетическая. При расщеплении выделяется 17,6 кДж на 1 г. Суточное потребление должно составлять около 500 г. В результате пластического обмена синтезируется гликоген, углеводы, входящие в состав клеточных мембран, слизи и другие вещества.

При недостаточном поступлении углеводов с пищей они могут быть образованы из белков и жиров, при избыточном — превращаться в жиры.

Жировой обмен

Жиры составляют 10-20% от массы тела. Состоят из глицерина и жирных кислот. Жирные кислоты могут быть насыщенными (в твердых, животных жирах) и ненасыщенными (в маслах). Последние не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. Взрослому организму необходимо около 100 г в сутки. Под действием желчи эмульгируются, под действием липаз гидролизуются, в клетках кишечного эпителия синтезируются транспортные формы жиров, которые поступают в лимфу.

При пластическом обмене фосфолипиды образуют мембраны клеток, жиры входят в состав медиаторов, гормонов, ферментов. Избыток жиров запасается в жировых клетках сальника, подкожной жировой клетчатки. При катаболизме обеспечивают организм энергией, при окислении 1 г жира до углекислого газа и воды выделяется 38,9 кДж энергии.

Главные функции: структурная — входят в состав мембран, энергетическая, источник метаболической воды (100 г жира при окислении образуют 107 г воды), теплоизоляционная, жиры образуют миелиновые оболочки нервных клеток.

В регуляции жирового обмена большую роль играют гормоны аденогипофиза, щитовидной железы, надпочечников. Жиры способны превращаться в углеводы. Синтез жиров может осуществляться из углеводов и белков.

Водно-солевой обмен

Вода составляет около 60% от массы тела. В мышцах до 80%, в костях до 20%. В сутки в среднем потребляется 2,5 л: 1,2 л в виде жидкостей, 1 л с пищей, 0,3 л образуется метаболической воды. Выводится почками, кишечником, кожей и легкими. Избыток и недостаток воды приводят к отравлению организма. Содержание воды в организме регулируется нейрогипофизом, выделяющим вазопрессин, а также корой надпочечников, секретирующей гормон альдостерон. Оба этих гормона регулируют работу почек. Например, если в крови солей больше нормы, нейрогипофиз выделяет больше вазопрессина. Антидиуретический гормон уменьшает мочеобразование и мочевыделение, сохраняя воду в организме.

Функции: вода необходима для нормально течения многих физиологических процессов: является растворителем, принимает участие в образовании структуры органических молекул, выполняет транспортные функции, участвует в регуляции температуры, участвует в реакциях гидролиза различных веществ.

Водный обмен тесно связан с минеральным обменом. Минеральные вещества необходимы организму для самых различных функций: обуславливают осмотическое давление, участвуют в проведении нервного возбуждения, в мышечных сокращениях, свертывании крови. Составляют около 4% от массы организма.

Na и К. Участвуют в процессах возбуждения клетки, проведении нервных импульсов, в поддержании осмотического давления, Рh среды.
Са. В составе зубов и костей. Необходим для свертывания крови, мышечных сокращений, синаптической передачи.
Р. В составе костей и зубов. Входит в состав АТФ, ДНК, РНК, в состав клеточных мембран.
Cl. Участвует в образовании Ph желудочного сока, обеспечивает наряду с другими ионами возбуждение и торможение в нервных клетках.
Fe. Входит в состав гемоглобина крови, в состав цитохромов, принимающих участие в окислительном фосфорилировании.
J. Входит в состав гормонов щитовидной железы.
S. Входит в состав аминокислот, белков и витаминов.
Cо. В состав витамина В12.
Mg. Входит в состав многих ферментов в качестве кофермента. Необходим для нормального функционирования мышечной, нервной и костной тканей.
F. Структурный компонент зубной эмали.

Недостаток минеральных веществ приводит к различным нарушениям, обмена веществ, у детей сказывается на их развитии и росте.

Витамины

В пище содержатся также витамины — органические вещества, которые в организме человека или не синтезируются вовсе, или синтезируются в недостаточных количествах. Впервые их наличие было предположено русским ученым Н.И.Луниным в 1880 году. Их принято обозначать буквами латинского алфавита и делить на жирорастворимые А, D, E, K и водорастворимые. В настоящее время известно около 50 витаминов. Интересно, что вещество, являющееся витамином для одного организма, для других видов витамином не является. Например, витамин С необходим человеку, всем приматам, а большинство других млекопитающих его могут синтезировать.

Витамины входят в состав ферментов. Соединяясь с белками, образуют ферменты; необходимы для нормального обмена веществ. Общее количество витаминов, необходимое человеку незначительно, отсутствие какого-либо витамина в пище приводит к авитаминозу. Избыток витамина приводит к гипервитаминозам и различным нарушениям обмена веществ. Содержатся витамины в растительной пище и животной пище.

Количество витаминов в пище колеблется в зависимости от времени хранения овощей и фруктов, от приготовления пищи. Например, витамин А теряется при длительном хранении и сушке, при варке разрушается часть витаминов группы В и часть витамина С. Витамин С разрушается при контакте с воздухом и металлом.

Важнейшие витамины, их источники и значение.

Физиологическое действие, авитаминозы

Влияет на зрение, рост и развитие. Участвует в образовании зрительного пигмента. При авитаминозе — нарушение сумеречного зрения (куриная слепота), повреждение роговицы глаз, сухость эпителия и его ороговение.

Животные жиры, мясо, печень, яйца, молоко. Источники каротина, из которого образуется витамин А — морковь, абрикосы.

Регулирует обмен кальция и фосфора. При его недостатке в детском возрасте развивается рахит.

Яичный желток, печень, рыбий жир. Образуется в коже под действием ультрафиолетовых лучей.

Обладает противовоокислительным действием на внутриклеточные липиды. При недостатке — дистрофия скелетных мышц, ослабление половой функции.

Участвует в синтезе протромбина, способствует нормальной свертываемости крови.

Шпинат, салат, капуста, морковь, томаты. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Участвует в обмене белков, жиров, углеводов, функции желудка, сердца. При недостатке — полиневрит (бери-бери), поражения нервной системы.

Крупы, молочные продукты, яйца, фрукты.

Участвует в клеточном дыхании, нормализует функции желудочно-кишечного тракта, при недостатке развивается пеллагра (воспаление кожи), понос, слабоумие.

Дрожжи, отруби, пшеница, рис, ячмень, арахис.

Кроветворение. Всасывается, соединившись с белками желудочного тракта — фактором Кастла. При недостатке — анемия.

Печень, мясо, рыба, яйца. Вырабатывается микрофлорой кишечника.

Участвует в окислительно-восстановительных реакциях, активизирует расщепление белков, это приводит к потере сосудами эластичности, к цинге. Увеличивает устойчивость к инфекциям

Шиповник, хвоя, зеленый лук, черная смородина, картофель, капуста.

Автор: Пименов Анатолий Валентинович.
(Учитель биологии МОУ «Физико-технический лицей №1», г. Саратов)

Источник статьи: http://sbio.info/lections/human/lektsija_10_obmen_veschestv_i_energii

Глюкагон и инсулин: функции и взаимосвязь гормонов

Синтез глюкагона и инсулина

Гормоны производятся в железах внутренней секреции. Инсулин и глюкагон — в поджелудочной железе: инсулин в β-клетках, глюкагон – в α-клетках островков Лангерганса. Оба гормона имеют белковую природу и синтезируются из предшественников.
Инсулин и глюкагон выделяются в противоположных состояниях: инсулин при гипергликемии, глюкагон – при гипогликемии. Полупериод жизни инсулина — 3-4 минуты, его постоянная варьирующая секреция обеспечивает поддержание уровня глюкозы в крови в узких пределах.

Роль гормона в организме

Секреция осуществляется в поджелудочной железе, а именно в эндокринной области, имеющей название островки Ларгенганса. Отдельная часть этих островков отвечает за производство гормона. На процесс секреции гормона оказывают влияние следующие факторы:

уровень концентрации глюкозы;
повышенное содержание в крови аминокислот;
чрезмерные нагрузки на организм.

После попадания глюкагона в организм человека, происходит взаимодействие с клетками печени, активизируется выброс глюкозы в кровь, ее стабильные показатели держатся на нормальном уровне. Кроме этого, глюкагон отвечает за выполнение следующих функций:

Гормон способствует улучшению работы сердечной системы.

стимулирует расщепление жиров;
убирает избыток холестерина;
повышает кровообращение в почках;
улучшает работу сердечной системы, выводит натрий;
побуждает к восстановлению печеночных клеток;
обеспечивает выход инсулина.

Молекулярная структура

Инсулин состоит из аминокислот и состоит из двух цепей, названных цепью А и В-цепью, которые соединены вместе с помощью связей серы. Инсулин продуцируется из инсулинового гормона, который фактически имеет три цепи аминокислот.

Глюкагон представляет собой белок, который состоит из ряда из 29 аминокислот, которые связаны друг с другом. Глюкагон продуцируется модификацией гормона проглюкагона. Фермент превращающего прогормона модифицирует проглюкагон с образованием глюкагона.

Роль инсулина в обмене глюкозы

Инсулин стимулирует утилизацию глюкозы, включая несколько механизмов.

Повышает активность гликогенсинтазы в клетках печени, стимулируя синтез гликогена из остатков глюкозы.
Повышает активность глюкокиназы в печени, стимулируя фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата, который «запирает» глюкозу в клетке, т. к. не способен проходить через мембрану из клетки в межклеточное пространство.
Ингибирует фосфатазу печени, катализирующую обратное превращение глюкозо-6-фосфата в свободную глюкозу.

Все перечисленные процессы обеспечивают поглощение глюкозы клетками периферических тканей и снижение ее синтеза, что приводит к снижению концентрации глюкозы в крови. Кроме того, усиление утилизации глюкозы клетками сохраняет запасы других внутриклеточных энергетических субстратов – жиров и белков.

Эффекты инсулина

Инсулин регулирует обмен веществ, прежде всего – концентрацию глюкозы. Он влияет на мембранные и внутриклеточные процессы.

Мембранные эффекты инсулина:

стимулирует транспорт глюкозы и ряда других моносахаридов,
стимулирует транспорт аминокислот (главным образом аргинина),
стимулирует транспорт жирных кислот,
стимулирует поглощение клеткой ионов калия и магния.

Инсулин оказывает внутриклеточные эффекты:

стимулирует синтез ДНК и РНК,
стимулирует синтез белков,
усиливает стимуляцию фермента гликогенсинтазы (обеспечивает синтез гликогена из глюкозы – гликогенез),
стимулирует глюкокиназу (фермент способствующий превращению глюкозы в гликоген в условиях ее избытка),
ингибирует глюкозо-6-фосфатазу (фермент, катализирующий превращение глюкозо-6-фосфата в свободную глюкозу и, соответственно, повышающий уровень сахара в крови),
стимулирует липогенез,
ингибирует липолиз (за счет торможения синтеза цАМФ),
стимулирует синтез жирных кислот,
активирует Na/K-АТФ-азу.

Виды инсулина

Первоначальная структура молекул инсулина отличается у разных биологических видов, но, тем не менее, сходство есть. Самая близкая по строению инсулиновая молекула свиньи. Несущественная разница определяется остатком только одной аминокислоты.

Когда в организме развивается дисбаланс глюкагона и инсулина и начинается сахарный диабет, больному назначается инсулиновая терапия, в ходе которой применяются различные инсулиновые препараты.

Сегодня разработано несколько видов инсулиновых заменителей:

Животный. Выделен из поджелудочной железы животного, чаще свиньи или быка.
Генно-инженерный. Его производят бактерии. Это такие инсулины, как акт рапид, хумулин, протафан, протамин и др.
Инсулины, укладывающиеся во временные рамки: пролонгированные со средним, длительным и сверхдлительным сроком действия и короткого действия.
Аналоги человеческого инсулина с ультракоротким и пролонгированным действием. Действие последних основано на медленном высвобождении из подкожной и жировой клетчатки, они наиболее близки базальному виду секреции человеческого инсулина.

У больного сахарным диабетом человека нарушаются разные виды обмена веществ. Особенно страдает углеводный и липидный обмен. Это проявляется в возникновении следующих патологий:

гипергликемии – резком увеличении сахара в крови;
кетонемии – увеличении кетоновых тел крови;
глюкозурии – выведении слишком большого количества глюкозы с мочой;
падении уровня гликогена в печени.

При введении больному инсулина можно частично нормализовать данные процессы. Это позволит сохранить жизнь больному.

Инсулин — синтез и секреция, виды

Триггер для секреции

Человеческий организм является слаженной системой, поэтому природой были разработаны механизмы поддержания уровня глюкагона в крови на должном уровне. Стимулом для активации альфа – клеток и секреции глюкагона является:

снижение концентрации глюкозы. При длительных физических нагрузках или голодании ее показатели в крови становятся критически низкими. Организм испытывает энергетическое голодание и требует глюкозу. Вырабатывается глюкагон и высвобождает глюкозу из резервов;
аминокислоты – аргинин, аланин, которые высвобождаются при расщеплении поступившего с пищей белка. Чем выше содержание белка в еде, тем больше вырабатывается глюкагон. Следовательно, в рационе должно содержаться необходимое количество полноценных белков;
повышение инсулина: чтобы избежать чрезмерного снижения глюкозы;
гормоны, вырабатываемые органами пищеварительной системы – гастрин, холецистокинин;
лекарственные препараты – бета-адреностимуляторы.

Тормозит секрецию глюкагона:

повышение глюкозы, жирных кислот или кетоновых тел в крови;
соматостатин, вырабатываемый в дельта – клетках островкового аппарата.

Правильная работа организма предполагает оптимальное соотношение процессов активации и торможения выработки глюкагона, что поддерживает баланс.

Секреция инсулина в основном вызвана высокими уровнями сахара в крови (гипергликемия) в артериальной крови. Некоторые типы жирных кислот, кетокислот и аминокислот могут также вызывать секрецию инсулина.

Инсулин влияет на поглощение глюкозы в жировой ткани (жировой ткани) и стимулирует поглощение жирных кислот. Инсулин также стимулирует поглощение глюкозы в печени и в мышцы. В мышечной ткани и в тканях печени глюкоза превращается в гликоген в процессе гликогенеза.

Предлагаем ознакомиться: У ребенка повышен сахар в крови причины

Гликоген — это то, как глюкоза хранится в организме человека. Инсулин останавливает распад гликогена в печени и останавливает образование и высвобождение глюкозы в кровоток. Инсулин действительно вызывает поглощение глюкозы в тканях и, таким образом, приводит к снижению уровня сахара в крови.

Секреция глюкагона из альфа-клеток вызвана низкими уровнями сахара в крови (гипогликемия) и физическими упражнениями. Другие триггеры для секреции глюкагона включают адреналин и ацетилхолин. Секреция глюкагона важна для обеспечения достаточного количества сахара в крови, который высвобождается в кровоток в периоды, когда человек не ел, или во время, когда требуется больше сахара, например во время физических упражнений.

Глюкагон действует для увеличения уровня глюкозы и жирных кислот в крови. Это также приводит к тому, что печень разрушается и превращает гликоген в глюкозу в процессе, называемом гликогенолизом. В результате уровень глюкозы в крови будет возрастать.

Инсулин относится к гормонам белковой природы. Он синтезируется b-клетками поджелудочной железы. Инсулин является одним из важнейших анаболических гормонов. Связывание инсулина с клетками-мишенями приводит к процессам, которые увеличивают скорость синтеза белка, а также накопление в клетках гликогена и липидов, являющихся резервом пластического и энергетического материала. Инсулин, возможно за счет своего анаболического эффекта, стимулирует рост и размножение клеток.

Молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей А-цепи и В-цепи. В состав А-цепи входит 21 аминокислотный остаток, в состав В-цепи 30. Эти цепи связаны между собой двумя дисульфидными мостиками: один между А7 и В7 (номера аминокислот, считая с N-концов полипептидных цепей), второй между А20 и В19. Третий дисульфидный мостик находится в цепи А, связывая А6 и А11.

Главным физиологическим стимулом выделения инсулина из b-клеток в кровь является повышение содержания глюкозы в крови.

Влияние инсулина на обмен углеводов можно охарактеризовать следующими эффектами:

1. Инсулин увеличивает проницаемость клеточных мембран для глюкозы в так называемых инсулин-зависимых тканях.

2. Инсулин активирует окислительный распад глюкозы в клетках.

3. Инсулин ингибирует распад гликогена и активирует его синтез в гепатоцитах.

4. Инсулин стимулирует превращение глюкозы в резервные триглицериды.

5. Инсулин ингибирует глюконеогенез, снижая активность некоторых ферментов глюконеогенеза.

Влияние инсулина на обмен липидов складывается из ингибирования липолиза в липоцитах за счет дефосфорилирования триацилглицероллипазы и стимуляции липогенеза.

Инсулин оказывает анаболическое действие на обмен белков: он стимулирует поступление аминокислот в клетки, стимулирует транскрипцию многих генов и стимулирует, соответственно, синтез многих белков, как внутриклеточных, так и внеклеточных.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Регуляция водно-солевого обмена гормонами. Вазопрессин и альдостерон: строение и механизмы действия.

Гормоны — биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами непосредственно в организме и оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм в целом либо на определённые органы и ткани-мишени. Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Существуют и другие определения, согласно которым трактовка понятия гормон более широка: «сигнальные химические вещества, вырабатываемые клетками тела и влияющие на клетки других частей тела». Это определение представляется предпочтительным, так как охватывает многие традиционно причисляемые к гормонам вещества: гормоны животных, которые лишены кровеносной системы (например, экдизоны круглых червей и др.), гормоны позвоночных, которые вырабатываются не в эндокринных железах (простагландины, эритропоэтин и др.), а также гормоны растений.

В регуляции водно-солевого обмена в организме принимают участие ряд гормонов, которые можно разделить на две основные группы: гормоны, регулирующие концентрацию ионов натрия, калия и водорода (альдостерон, ангиотензин и ренин), и гормоны, влияющие на равновесие кальция и фосфатов (паратгормон и кальцитонин).

Регуляция водно-солевого обмена происходит нервно-гормональным путём. При изменении осмотической концентрации крови возбуждаются специальные чувствительные образования (осморецепторы), информация от которых передаётся в центр, нервную систему, а от неё к задней доле гипофиза. При повышении осмотической концентрации крови увеличивается выделение антидиуретического гормона, который уменьшает выделение воды с мочой; при избытке воды в организме снижается секреция этого гормона и усиливается её выделение почками.

Постоянство объёма жидкостей тела обеспечивается особой системой регуляции, рецепторы которой реагируют на изменение кровенаполнения крупных сосудов, полостей сердца и др.; в результате рефлекторно стимулируется секреция гормонов, под влиянием которых почки изменяют выделение воды и солей натрия из организма. Наиболее важны в регуляции обмена воды гормоны вазопрессин и глюкокортикоиды, натрия — альдостерон и ангиотензин, кальция — паратиреоидный гормон и кальцитонин.

Вазопрессин, или антидиуретический гормон (АДГ) — гормон гипоталамуса, который накапливается в задней доле гипофиза (в нейрогипофизе) и оттуда секретируется в кровь. Секреция увеличивается при повышении осмолярности плазмы крови и при уменьшении объёма внеклеточной жидкости. Вазопрессин увеличивает реабсорбцию воды почкой, таким образом повышая концентрацию мочи и уменьшая её объём. Имеет также ряд эффектов на кровеносные сосуды и головной мозг. Состоит из 9 аминокислот: Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-(Arg или Lys)-Gly.

Альдостерон — основной минералокортикостероидный гормон коры надпочечников у человека. Механизм действия альдостерона, как и всех стероидных гормонов, состоит в прямом влиянии на генетический аппарат ядра клеток со стимуляцией синтеза соответствующих РНК, активации синтеза транспортирующих катионы белков и ферментов, а также повышении проницаемости мембран для аминокислот. Основные физиологические эффекты альдостерона заключаются в поддержании водно-солевого обмена между внешней и внутренней средой организма.

Одними из главных органов-мишеней гормона являются почки, где альдостерон вызывает усиленную реабсорбцию натрия в дистальных канальцах с его задержкой в организме и повышении экскреции калия с мочой. Под влиянием альдостерона происходит задержка в организме хлоридов и воды, усиленное выделение Н-ионов и аммония, увеличивается объем циркулирующей крови, формируется сдвиг кислотно-щелочного состояния в сторону алкалоза. Действуя на клетки сосудов и тканей, гормон способствует транспорту Na+ и воды во внутриклеточное пространство.

Конечным результатом действия является увеличение объёма циркулирующей крови и повышение системного артериального давления.

Если глюкоза ниже нормы, что делать?

Глюкоза попадает в клетки с помощью специальных белков-транспортеров (GLUT). В разных клетках локализуются многочисленные GLUT. В мембранах клеток скелетных и сердечных мышц, жировой ткани, лейкоцитов, коркового слоя почек работают инсулинзависимые транспортеры – GLUT4.

Транспортеры инсулина в мембранах клеток ЦНС, печени нсулиннезависимы, поэтому обеспечение клеток этих тканей глюкозой зависит только от ее концентрации в крови. В клетки почек, кишечника, эритроцитов глюкоза попадает вообще без переносчиков, путем пассивной диффузии.

Таким образом, инсулин необходим для попадания глюкозы в клетки жировой ткани, скелетных мышц и сердечных мышц. При недостатке инсулина в клетки этих тканей попадет лишь небольшое количество глюкозы, недостаточное для обеспечения их метаболических потребностей, даже в условиях высокой концентрации глюкозы в крови (гипергликемии).

Инсулин стимулирует утилизацию глюкозы, включая несколько механизмов.

Повышает активность гликогенсинтазы в клетках печени, стимулируя синтез гликогена из остатков глюкозы.
Повышает активность глюкокиназы в печени, стимулируя фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата, который «запирает» глюкозу в клетке, т. к. не способен проходить через мембрану из клетки в межклеточное пространство.
Ингибирует фосфатазу печени, катализирующую обратное превращение глюкозо-6-фосфата в свободную глюкозу.

Инсулин стимулирует как транспорт свободных аминокислот в клетки, так и синтез белка в них. Синтез белка стимулируется двумя путями:

Кроме того, как было сказано выше, усиление использования клеткой глюкозы в качестве энергетического субстрата, замедляет распад в ней белка, что приводит к увеличению белковых запасов. За счет такого эффекта инсулин участвует в регуляции процессов развития и роста организма.

Мембранные и внутриклеточные эффекты инсулина приводят к увеличению запасов жира в жировой ткани и печени.

Инсулин обеспечивает проникновение глюкозы в клетки жировой ткани и стимулирует ее окисление в них.
Стимулирует образование липопротеиновой липазы в эндотелиальных клетках. Этот вид липазы ферментирует гидролиз триацилглицеролов, связанных с липопротеинами крови, и обеспечивает поступление полученных жирных кислот в клетки жировой ткани.
Ингибирует внутриклеточную липопротеиновую липазу, таким образом, тормозя липолиз в клетках.

Предлагаем ознакомиться: Почему инсулин не снижает сахар в крови после укола что делать

Эндокринную функцию поджелудочной железы выполняют небольшие группы клеток, известные под названием островки Лангеранса. Они состоят из пяти типов клеток, каждый из которых секретирует определенный гормон, а именно:

альфа-клетки отвечают за секрецию гормона глюкагона;
бета-клетки секретируют инсулин;
дельта-клетки секретируют соматостатин;
РР-клетки (ПП-клетки) секретируют панкреатический полипептид;
эпсилон-клетки вырабатывают грелин.

Эти гормоны попадают в кровоток через капилляры, расположенные возле островков Лангеранса, и только инсулин и глюкагон непосредственно задействованы в процессе сжигания и хранения жиров.

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.

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.

Глюкагон – это полипептидный гормон, состоящий из 29 аминокислот. Вырабатывается глюкагон альфа – клетками островкового аппарата. Можно выделить следующие функции глюкагона:

повышает уровень глюкозы в крови (основная функция гормона).

В печени глюкоза запасается в форме гликогена. При голодании или долгой физической нагрузке глюкагон запускает каскад реакций, связываясь с рецепторами печени, и приводит к расщеплению гликогена. Глюкоза высвобождается и поступает в кровь, восполняя потребности организма в энергии.

активирует новообразование глюкозы в печени из неуглеводных компонентов при ее недостатке;
тормозит использование глюкозы;
способствует расщеплению жировых запасов организма. Поэтому, когда вырабатывается глюкагон, повышается содержание жирных кислот в крови;
активирует образование кетоновых тел (специальные вещества, которые при расщеплении обеспечивают организм энергией в условиях дефицита других источников, т.е. когда отсутствует глюкоза);
стимулирует секрецию инсулина для того, чтобы предотвратить переизбыток глюкозы в крови;
поднимает артериальное давления за счет увеличения частоты и силы сокращений сердца;
обеспечивает выживание организма в экстремальных условиях путем увеличения в крови потенциальных источников энергии (глюкозы, жирных кислот, кетоновых тел), которые могут захватываться органами и использоваться для работы;

стимулирует выработку катехоламинов мозговым слоем надпочечников;
в сверхфизиологических концентрациях расслабляет мускулатуру гладкомышечных органов (спазмолитическое действие);
действию глюкагона помогают адреналин и кортизол, которые так же оказывают гипергликемический эффект.

Диабет — это болезнь, в которой есть проблемы, связанные с инсулином. При сахарном диабете 1-го типа инсулин не выделяется, а при диабете типа 2 — инсулин, но клетки больше не реагируют на инсулин. Диабетикам, возможно, придется принимать инъекции инсулина, чтобы компенсировать отсутствие инсулина.

Наличие опухоли в альфа-клетках поджелудочной железы может привести к образованию слишком большого количества глюкагона. Цирроз печени может также приводить к высоким уровням глюкагона (гиперглюгонизм).

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.

Функции глюкагона

Глюкагон оказывает влияние на углеводный, белковый и жировой обмен. Можно сказать, что глюкагон – антагонист инсулина по оказываемым эффектам. Главным результатом работы глюкагона является повышение концентрации глюкозы в крови.

1. Роль глюкагона в обмене углеводов.

Обеспечивает синтез глюкозы путем:

усиления гликогенолиза (расщепления гликогена до глюкозы) в печени,
усиления глюконеогенеза (синтеза глюкозы из неуглеводистых предшественников) в печени.

2. Роль глюкагона в обмене белков.

Гормон стимулирует транспорт глюкагонных аминокислот в печень, что способствует в клетках печени:

синтезу белков,
синтезу глюкозы из аминокислот – глюконеогенезу.

3. Роль глюкагона в жировом обмене.

Предлагаем ознакомиться: Кажется у меня не второй тип диабета а первый Необходимо переходить на инсулин

Гормон активирует в жировой ткани липазу, в результате в крови повышается уровень жирных кислот и глицерина. Это в конечном итоге опять же приводит к повышению концентрации глюкозы в крови:

глицерин как неуглеводистый предшественник включается в процесс глюконеогенеза – синтез глюкозы;
жирные кислоты превращаются в кетоновые тела, которые используются в качестве энергетических субстратов, что сохраняет запасы глюкозы.

Следствия дисбаланса

Нарушение соотношения данных гормонов приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям.
Нарушение соотношения инсулина и глюкагона является причиной таких патологий:

нарушение толерантности глюкозы;
сахарный диабет;
нарушение пищевого поведения;
ожирение;
сердечно-сосудистые патологии;
нарушения работы мозга и нервной системы;
гиперлипопротеинемия и атеросклероз;
панкреатит;
нарушение всех видов обмена;
потеря мышечной массы (дистрофия).

Инсулин и глюкагон – роль гормонов поджелудочной железы в похудении

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;
чрезмерная физическая нагрузка;
психологический стресс.

Если нарушается синтез одного из этих гормонов, другой начинает работать некорректно. Например, при сахарном диабете уровень инсулина в крови низкий, ингибиторное действие инсулина на глюкагон ослаблено, в результате уровень глюкагона в крове слишком высокий, что приводит к постоянному повышению уровня глюкозы в крови, чем и характеризуется данная патология.

К неправильной выработке гормонов, некорректному их соотношению приводят погрешности в питании. Злоупотребление белковой пищей стимулирует избыточное выделение глюкагона, простыми углеводами – инсулина. Появление дисбаланса в уровне инсулина и глюкагона приводят к развитию патологий.

Как стабилизировать показатели регулятора

Важно проанализировать факторы, влияющие на секрецию гормона поджелудочной железы. При нарушении правил питания, увлечении белковыми диетами либо употреблении протеинов в большом количестве для наращивания мышечной массы нужно скорректировать рацион. При низком уровне глюкагона количество белка нужно увеличить, при завышенных показателях сократить.

Если повышение секреции антагониста инсулина связано с тяжелыми психическими или нервными перегрузками, важно сменить род занятий или стабилизировать микроклимат в семье. Длительно отклонение уровня глюкагона негативно влияет на секрецию инсулина, что может привести к превышению либо снижению концентрации глюкозы. Оба состояния (гипер- и гипогликемия) опасны для организма.

При критических показателях сахара (резкое снижение) важно вовремя ввести синтетический аналог гормона глюкагона. После инъекции состояние пациента быстро стабилизируется, уровень глюкозы приходит в норму. Важно контролировать показатели сахара для правильного расчета общей нормы гормона поджелудочной.

При выявлении заболеваний, негативно влияющих на уровень антагониста инсулина, нужно пройти терапию под руководством профильного специалиста. При опухолевом процессе в большинстве случаев нужна операция по удалению новообразования. Нельзя запускать патологические процессы процессы в желудке и кишечнике: снижение или повышение концентрации антагониста инсулина в плазме крови нарушает работу пищеварительного тракта.

При восстановлении организма после ожогов и травм показатели глюкагона постепенно возвращаются к норме. Важно обеспечить психологическую реабилитацию пациента, чтобы снизить риск колебаний уровня антагониста инсулина.

Узнайте о причинах функциональной кисты яичника у женщин и о лечении новообразования.

О симптомах увеличения вилочковой железы у детей и о вариантах терапии патологического состояния написано на этой странице.

Перейдите по адресу https://fr-dc.ru/vnutrennaja-sekretsija/shhitovidnaya/oftalmopatiya.html и прочтите о том, как лечить эндокринную офтальмопатию и не допустить развитие опасных осложнений.

Основные функции гормонов

Глюкагон и инсулин являются антагонистами и выполняют противоположные функции. Инсулин – белковый гормон, понижающий уровень сахара в крови. Действует он путем угнетения высвобождения глюкозы в печени, повышения проницаемости клеточных мембран для захвата глюкозы и превращения ее в энергию, образования резервных триглицеридов.

И еще свойствами этого гормона являются:

замедление расщепления глюкагона;
оказание анаболического действия на белковый обмен;
стимуляция транспортировки аминокислот и насыщенных жиров в клетки;
синтез белков из аминокислот.

Полипептидный гормон глюкагон – антагонист инсулина, синтезирующийся в α-клетках островков Лангерганса и в слизистой оболочке тонкого кишечника, вызывает повышение уровня сахара в крови, ускоряет процесс липолиза, энергетический обмен.

липептид высвобождает запасы глюкозы из гликогена в печени, и из других клеток-мишеней мышечных тканей, расщепляет белки и блокирует выработку пищеварительных ферментов. Угнетает продуцирование гормона высокая концентрация сахара в крови, соматостатин, аргинин, кальций, глицерин, лимонная и щавелевоуксусная кислота, нейромедиаторы.

Глюкагон активирует ЦАМФ-зависимую протеинкиназу, благодаря чему происходит фосфорилирование ферментов, которые увеличивают процесс глюконеогенеза (дополнительный синтез глюкозы из неуглеводных компонентов). Одновременно происходит угнетение гликолиза (превращение сахара в пируват, образование АТФ). Гормон β-клеток, наоборот, способствует дефосфорилированию ферментов и активации процесса гликогенеза и гликолиза.

Взаимосвязь гормонов

Инсулин и глюкагон неразрывно связаны между собой. Их задача – регулировать концентрацию глюкозы в крови. Глюкагон обеспечивает ее повышение, инсулин – понижение. Они выполняют противоположную работу. Стимулом выработки инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови, глюкагона – понижение. Кроме того, выработка инсулина тормозит секрецию глюкагона.

Углеводы подразделяются на простые и сложные. Молекулы простых углеводов состоят из одной или двух молекул сахара, молекулы сложных углеводов представляют собой цепочку из трех и более молекул сахара, соединенных между собой. Углеводы содержатся во многих продуктах питания, настоящих и «искусственных»: крупах и злаковых хлопьях, крахмалистых овощах, фруктах, большинстве молочных продуктов, хлебе, макаронах и сладостях. В пищеварительном тракте происходит расщепление простых (фрукты, конфеты) и сложных (овощи, крупы) углеводов на одиночные молекулы сахара (моносахариды

). Следовательно, все углеводы — это сахар.

Способность организма использовать углеводы, поступающие с пищей, зависит от соотношения уровней инсулина и глюкагона — двух основных гормонов поджелудочной железы, регулирующих распределение питательных веществ в организме.

— гормон, под действием которого печень начинает высвобождать сахар (
глюкозу
), благодаря чему повышается уровень глюкозы в крови, поступающей в мозг и клетки тела. Помимо этого, глюкагон заставляет клетки высвобождать жир (для использования его в качестве энергии) и белки (чтобы использовать их в качестве строительных материалов).

Если гаюкагон отвечает за использование питательных веществ, то инсулин

— за их хранение. Под действием инсулина сахар, жир и белки направляются из кровеносного русла в клетки. Процесс миграции питательных веществ из крови в клетки имеет жизненно важное значение по двум причинам.
Во-первых
, при этом клетки получают энергию и строительные материалы, необходимые для их жизнедеятельности и обновления, а уровень сахара в крови поддерживается в сбалансированном состоянии, что защищает мозг от опасных для него перепадов концентрации сахара.
во-вторых
, инсулин сообщает печени о поступлении в организм избыточного количества сахара, и печень начинает превращать лишний сахар в жир.

От соотношения уровней инсулина и глюкагона зависит

, будет ли съеденная нами пища использована организмом для получения энергии и строительных материалов, или же превратится в жировые запасы. При низком соотношении уровней инсулина и глюкагона (т. е. при относительно высоком уровне глюкагона) основная часть пищи превращается в энергию и строительные материалы, при высоком соотношении инсулин/гаюкагон (т. е. при относительно высоком уровне инсулина) — в жир.

Поджелудочная железа начинает вырабатывать глюкагон при поступлении в организм белков. Выработку инсулина вызывают углеводы, а также некоторые из аминокислот. При поступлении в организм некрахмалистых овощей (клетчатки) и жиров не вырабатываются ни инсулин, ни глюкагон. Следовательно, если пища состоит из одних углеводов, то соотношение уровней инсулина и глюкагона станет слишком высоким. Если пища состоит из одних белков, то это соотношение будет слишком низким. Если пища состоит из одних некрахмалистых овощей или жиров, соотношение инсулин/ глюкагон останется таким же, как и до еды. Если в пище есть белки, жиры, некрахмалистые овощи и углеводы, то соотношения инсулин/глюкагон будет поддерживаться в равновесии. Достижение и поддержание баланса инсулина и глюкагона в организме — цель сбалансированного питания

1 Когда вы едите рафинированные углеводы

(прошедшие переработку, например, белый хлеб): рафинированные углеводы в кишечнике быстро перевариваются, превращаясь в сахар. Сахар сразу же поступает в воротную вену, вызывая резкий рост уровня инсулина.

2 Когда вы едите сложные углеводы

(например, хлеб из цельно-зерновой пшеничной муки): сложные углеводы перевариваются медленнее, поэтому сахар поступает в воротную вену не сразу, а постепенно. При этом не происходит резкого скачка уровня сахара в крови, поэтому не происходит и резкого увеличения выработки инсулина, однако уровень инсулина все равно превышает равновесную величину.

3 Когда вы едите пищу, сбалансированную по питательному составу (например, курятину, брокколи и печеный картофель со сливочным маслом): когда в пище в сбалансированном количестве присутствуют белки, жиры, углеводы и некрахмалистые овощи (клетчатка), пищеварение происходит еще медленнее, чем при употреблении сложных углеводов. В результате уровень инсулина поддерживается в пределах нормы на протяжении длительного периода времени.

Соотношение уровней инсулина и глюкагона, помимо упомянутых факторов, зависит от гликемического индекса продуктов питания. Гликемический индекс продуктов

— показатель, характеризующий скорость превращения углеводов пищи в глюкозу крови, а следовательно, скорость роста уровня инсулина после употребления этого продукта. Чем быстрее растет уровень глюкозы в крови воротной вены, тем выше
гликемический индекс
данного продукта. Как правило, гликемический индекс простых сахаров выше, чем сложных. Это означает, что после употребления простых сахаров уровень глюкозы в крови растет быстрее.

Цельно-зерновая крупа и мука обладают более низким гликемическим индексом, чем рафинированная мука и шлифованная крупа. В цельно-зерновой крупе и муке содержатся отруби, т. е. клетчатка, которая замедляет всасывание сахара в кровь, отчего снижается соотношение уровней инсулина и глюкагона. Из рафинированной муки и шлифованной крупы (в частности, белого риса) удалена клетчатку защищающая организм от резкого перепада уровня сахара, и гликемический индекс этих продуктов выше.

Источник статьи: http://dbs8.ru/lechenie-i-podderzhka/glyukagon-pri-saharnom-diabete.html