Glucagon điều chỉnh quá trình tân tạo glucose như thế nào

Hoocmonglucagon là điều cần thiết để hiểu các con đường chuyển hóa hỗ trợ sự sống của con người, đặc biệt là trong việc kiểm soát quá trình tân tạo glucose. Quá trình chuyển hóa được gọi là tân tạo glucose tạo ra glucose từ các chất nền không phải là carbohydrate, đảm bảo cung cấp glucose liên tục trong suốt thời gian nhịn ăn hoặc thời gian tập thể dục mạnh. Là một loại hormone, glucagon chủ yếu được tạo ra bởi các tế bào alpha tuyến tụy. Nó hoạt động như một chất đối kháng với insulin để giúp duy trì lượng đường trong máu trong một phạm vi cụ thể. Bài viết này khám phá các phương pháp phức tạp mà glucagon kiểm soát quá trình tân tạo glucose, bao gồm sự liên quan về mặt sinh lý, mối quan hệ với các con đường chuyển hóa khác và hệ thống tín hiệu.

Để duy trì cân bằng glucose, cần có hormone peptide axit amin 29-glucagon. Mục tiêu chính của nó là tăng lượng glucose trong máu để chống lại tác dụng của insulin.

Các tế bào alpha của đảo tụy giải phóng glucagon khi lượng đường trong máu giảm, như khi nhịn ăn hoặc giữa các bữa ăn. Nó chủ yếu ảnh hưởng đến gan, nơi nó kích thích sản xuất glucose bằng quá trình tân tạo glucose và phân giải glycogen.

Hormone này cũng thúc đẩy quá trình phân hủy axit amin và ức chế quá trình đường phân, quá trình gan chuyển hóa glucose thành năng lượng, để hỗ trợ quá trình tân tạo glucose tốt hơn nữa.

Hơn nữa, nó ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất bằng cách tăng mức cAMP (cyclic adenosine monophosphate) trong các tế bào đích, sau đó kích hoạt một số enzyme tham gia vào một số quá trình trao đổi chất nhất định. Glucagon tạo điều kiện duy trì cân bằng glucose trong cơ thể bằng cách phối hợp các con đường phức tạp này, đặc biệt là trong thời gian nhịn ăn hoặc các đợt đường huyết thấp.

Mức đường huyết có tác dụng điều hòa mạnh mẽglucagonsản xuất. Nồng độ glucose trong máu cao ngăn cản giải phóng glucagon, trong khi nồng độ glucose trong máu thấp thúc đẩy giải phóng glucagon. Sau đây là các yếu tố bổ sung ảnh hưởng đến quá trình tiết glucagon ngoài các hormone đường tiêu hóa, catecholamine và amino axit. Là chất nền cho quá trình tân tạo glucose, các amino axit như arginine và alanine, chẳng hạn, có thể làm tăng tiết glucagon.

Khi glucagon liên kết với thụ thể của nó trên bề mặt tế bào gan, nó sẽ kích hoạt một loạt các phản ứng nội bào chủ yếu được trung gian bởi protein kinase A (PKA) và adenosine monophosphate vòng (cAMP). Sự hoạt hóa của các enzyme gluconeogenic quan trọng phụ thuộc vào con đường truyền tín hiệu này.

Adenylate cyclase được kích hoạt khi glucagon tương tác vớiglucagonthụ thể, một thụ thể liên kết với protein G. Enzym này kích thích PKA bằng cách chuyển đổi ATP thành cAMP. PKA phosphoryl hóa các yếu tố phiên mã và các enzyme mục tiêu, gây ra sự biểu hiện quá mức của các gen sinh glucose như glucose-6-phosphatase (G6Pase) và phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK).

Kiểm soát phiên mã của các gen sinh đường mới chịu ảnh hưởng đáng kể bởi các yếu tố phiên mã như protein liên kết yếu tố đáp ứng cAMP (CREB). Các trình khởi động gen đích chứa yếu tố đáp ứng cAMP (CRE), mà CREB gắn vào sau quá trình phosphoryl hóa PKA để tăng phiên mã gen đích. Kết quả là, nhiều enzyme cần thiết cho quá trình sinh đường mới được sản xuất.

Các vị trí chính của quá trình sinh tổng hợp glucose là gan và ở mức độ thấp hơn là thận. Quá trình này sử dụng các tiền chất không phải carbohydrate, chẳng hạn như lactate, glycerol và amino axit, để tạo ra glucose. Quá trình tân tạo glucose là điều cần thiết để cung cấp glucose cho các cơ quan thiết yếu, đặc biệt là não, khi có hoạt động nhanh, mạnh kéo dài hoặc đói.

Vai trò chính của một số enzyme tham gia vào quá trình tân tạo glucose. Pyruvate carboxylase chuyển đổi pyruvate thành oxaloacetate, sau đó được chuyển đổi thành phosphoenolpyruvate bởi PEPCK. Bước cuối cùng, là quá trình chuyển đổi glucose-6-phosphate thành glucose, được xúc tác bởi G6Pase, sau khi fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase) đã chuyển đổi fructose-1,6-bisphosphate thành fructose-6-phosphate.

Glucagon điều chỉnh quá trình tân tạo glucose bằng cách kích hoạt các enzyme này và tăng cường biểu hiện của chúng. Các gen mã hóa enzyme tân tạo glucose được điều hòa tăng lên do quá trình phosphoryl hóa các yếu tố phiên mã và enzyme do PKA làm trung gian. Điều này đảm bảo rằng sẽ có đủ glucose được sản xuất khi cần thiết.

Glucagon không chỉ ảnh hưởng đến quá trình tân tạo glucose mà còn ảnh hưởng đến quá trình phân giải lipid, phân giải glycogen và sinh ketone, trong số các con đường chuyển hóa khác. Việc duy trì tính linh hoạt của quá trình chuyển hóa và cân bằng năng lượng phụ thuộc vào các tương tác này.

Glycogenolysis, quá trình mà glycogen được phân hủy thành glucose, được hỗ trợ bởi nó. Khi hạ đường huyết cấp tính xảy ra, cơ chế này cung cấp một nguồn glucose nhanh chóng. PKA được kích thích bởi nó, phosphoryl hóa và kích hoạt glycogen phosphorylase, enzyme phân hủy glycogen.

Ngoài ra,glucagonthúc đẩy quá trình phân giải mỡ, chuyển đổi triglyceride của mô mỡ thành axit béo tự do và glycerol. Một ứng dụng có thể có của glycerol được giải phóng là làm chất nền sinh glucose. Hơn nữa, trong thời gian nhịn ăn kéo dài hoặc hạn chế carbohydrate, nó kích thích quá trình sinh ceton của gan, sản xuất các thể ceton làm nguồn năng lượng thay thế.

Sự kiểm soát của glucagon đối với quá trình tân tạo glucose có những tác động sinh lý quan trọng. Kiểm soát thích hợp đảm bảo dòng glucose ổn định, ngăn ngừa hạ đường huyết. Tuy nhiên, sự mất cân bằng trong tiết hoặc hoạt động của glucagon có thể làm trầm trọng thêm các rối loạn chuyển hóa như bệnh tiểu đường.

Sự gia tăng không hợp lý nồng độ của nó là nguyên nhân điển hình gây tăng đường huyết ở những người mắc bệnh tiểu đường loại 2. Điều này là do tăng quá trình tân tạo glucose và phân giải glycogen, ngay cả khi nồng độ glucose trong máu tăng cao. Điều cần thiết là phải hiểu các cơ chế cơ bản gây rối loạn điều hòa glucagon ở bệnh tiểu đường để thiết kế các phương pháp điều trị phù hợp.

Các phương pháp điều trị nhắm vào các con đường truyền tín hiệu glucagon đang được nghiên cứu như một phương tiện kiểm soát tình trạng tăng đường huyết ở những người mắc bệnh tiểu đường. Thuốc đối kháng thụ thể glucagon và thuốc ức chế enzym gluconeogenic là hai ví dụ về những phương pháp này. Các chiến lược này nhằm tăng cường kiểm soát đường huyết và giảm sản xuất glucose quá mức.

Glucagonlà một hormone quan trọng trong việc điều hòa quá trình chuyển hóa glucose, chủ yếu là vì nó đóng vai trò trong quá trình tân tạo glucose. Trong quá trình nhịn ăn và các tác nhân gây căng thẳng chuyển hóa khác, nó đảm bảo cung cấp glucose ổn định bằng cách kích hoạt các con đường truyền tín hiệu và enzyme cụ thể. Hiểu được sự phức tạp của chức năng glucagon góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về quá trình điều hòa chuyển hóa và giúp tạo ra các liệu pháp mới cho các rối loạn chuyển hóa như bệnh tiểu đường. Để biết thêm thông tin về nó và vai trò của nó trong quá trình tân tạo glucose, vui lòng liên hệ với chúng tôi tạisales@bloomtechz.com.

D'Alessio, D. (2011). "Vai trò của việc tiết glucagon không được điều hòa trong bệnh tiểu đường loại 2". Bệnh tiểu đường, béo phì và chuyển hóa, 13 Phụ lục 1: 126-132.

Petersen, MC, & Shulman, GI (2018). "Cơ chế tác động của insulin và kháng insulin". Tạp chí Sinh lý học, 98(4), 2133-2223.

Jiang, G., & Zhang, BB (2003). "Glucagon và sự điều hòa chuyển hóa glucose". Tạp chí Sinh lý học-Nội tiết và Chuyển hóa Hoa Kỳ, 284(4), E671-E678.

Knop, FK, & Holst, JJ (2010). "Dược lý của Glucagon". Tạp chí Dược lý Anh, 159(6), 1034-1046.

Puchowicz, MA, et al. (2000). "Sản xuất thể xeton và oxy hóa trong não chuột quanh thời kỳ sinh nở". Tạp chí Hóa học thần kinh, 74(2), 740-749.