Гормоны желудочно-кишечного тракта

Подобно другим гормонам, ГИП транспортируется кровотоком.

Основная функция глюкозозависимого инсулинотропного полипептида — стимуляция секреции инсулина бета-клетками поджелудочной железы в ответ на приём пищи. Кроме того, ГИП ингибирует абсорбцию жиров, угнетает реабсорбцию натрия и воды в пищеварительном тракте, ингибирует липопротеинлипазу.

6.Глюкагон — гормон альфа-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы. По химическому строению глюкагон является пептидным гормоном.

Молекула глюкагона состоит  из 29 аминокислот и имеет молекулярный вес 3485 дальтон. Глюкагон был открыт в 1923 году Кимбеллом и Мерлином.

Структура

Первичная структура молекулы глюкагона  следующая: 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

Физиологическая роль

Механизм действия глюкагона обусловлен его связыванием со специфическими глюкагоновыми рецепторами клеток печени. Это приводит к повышению опосредованной G-белком активности аденилатциклазы и увеличению образования цАМФ. Результатом является усиление катаболизмадепонированного в печени гликогена (гликогенолиза). Глюкагон для гепатоцитов служит внешним сигналом о необходимости выделения в кровь глюкозы за счёт распада гликогена (гликогенолиза) или синтеза глюкозы из других веществ - глюконеогенеза. Гормон связывается с рецептором на плазматической мембране и активирует при посредничестве G-белка аденилатциклазу, которая катализирует образование цАМФ из АТФ. Далее следует каскад реакций, приводящий в печени к активации гликогенфосфорилазы и ингибированию гликогенсинтазы Этот механизм приводит к высвобождению из гликогена глюкозо-1-фосфата, который превращается в глюкозо-6-фосфат. Затем под влиянием глюкозо-6-фосфатазы образуется свободная глюкоза, способная выйти из клетки в кровь. Таким образом, глюкагон в печени, стимулируя распад гликогена, способствует поддержанию глюкозы в крови на постоянном уровне.Глюкагон также активирует глюконеогенез, липолиз и кетогенез в печени.

Глюкагон практически не оказывает  действия на гликоген скелетных мышц, по-видимому, из-за практически полного  отсутствия в них глюкагоновых рецепторов. Глюкагон вызывает увеличение секреции инсулина из здоровых β-клеток поджелудочной железы и торможение активности инсулиназы. Это является, по-видимому, одним из физиологических механизмов противодействия вызываемой глюкагоном гипергликемии.

Глюкагон оказывает сильное  инотропное и хронотропное действие на миокард вследствие увеличения образования цАМФ (то есть оказывает действие, подобное действию агонистов β-адренорецепторов, но без вовлечения β-адренергических систем в реализацию этого эффекта). Результатом является повышение артериального давления, увеличение частоты и силы сердечных сокращений.

В высоких концентрациях глюкагон вызывает сильное спазмолитическое действие, расслабление гладкой мускулатуры  внутренних органов, в особенности кишечника, не опосредованное аденилатциклазой.

Глюкагон участвует в реализации реакций типа «бей или беги», повышая  доступность энергетических субстратов (в частности, глюкозы, свободных жирных кислот, кетокислот) для скелетных мышц и усиливая кровоснабжение скелетных мышц за счёт усиления работы сердца. Кроме того, глюкагон повышает секрецию катехоламинов мозговым веществом надпочечников и повышает чувствительность тканей к катехоламинам, что также благоприятствует реализации реакций типа «бей или беги».

7.Грелин — пептидный гормон, обладающий свойствами гонадолиберина и другими метаболическими и эндокринными функциями. Был открыт в конце XX века. Уровень грелина определялся с помощью радиоиммунного анализа.

История и название

Об открытии грелина сообщили Масаясу Коиджима и его коллеги в 1999. Название основано на его роли, поскольку в названии гормона роста присутствует индоевропейский корень ghre, который означает растущий. Название может также быть рассмотрено как случайная игра слов, , поскольку начальные буквы гормона роста дают нам корень «ghre» с суффиксом «lin», обычным суффиксом для пептидных гормонов.

Прогормон грелина продуцируется в основном P/D1-клетками слизистой оболочки  фундального отдела желудка.

Уровень грелина перед приемами пищи увеличивается, а после приемов пищи уменьшается. Считается, что он взаимно дополняет гормонлептин, производимый в жировой ткани, который вызывает насыщение, когда присутствует в более высоких концентрациях. При некоторых бариатрических процедурах уровень грелина у больных уменьшается, вызывая насыщение прежде, чем это обычно происходило бы у здоровых людей. Грелин также производится в дугообразном ядре гипоталамуса, где это стимулирует секрецию гормона роста, вырабатываемого передней долей гипофиза. Рецепторы грелина экспрессируются нейронами в дугообразном ядре и вентромедиальномгипоталамусе. Рецептор грелина — связанный с G-белком рецептор (GPCR), прежде известный как рецептор GHS (рецептор стимулятора секреции гормона роста). Грелин играет значительную роль в нервной системе, особенно в работе гиппокампа, и важен для познавательнойадаптации при изменяющихся условиях среды и процесса еды. Недавно было доказано, что грелин способствует активизацииэндотелиальной изоформы синтазы оксида азота в сигнальном каскаде, который зависит от различных  киназ, включая  АКТ.

Формы

Грелин существует в гормонально неактивной (чистый пептид) и активной (октаноил-грелин) форме (см. Гексатропин). Наблюдались также и другие присоединенные к грелину боковые группы.

Механизм действия

Грелин был открыт как первый циркулирующий гормон голода. Гормон голода и синтетический миметический грелин (стимулятор секреции гормона роста) увеличивают количество принимаемой пищи и массу жира, действуя на уровне гипоталамуса. Они активизируют клетки в дугообразном ядре, которые возбуждают аппетит, активизируя нейропептид Y-(NPY) нейроны. Грелин-реактивность это обе лептин- и нейро-чувствительность к инсулину. Грелин также активизирует мезолимбическую холинергическо-допаминергическую связь питательных веществ.

Роли грелина

Развитие легкого

У зародышей грелин производится легкими и стимулирует их рост.

Восприятие информации и память

На моделях животных видно, что  грелин может поступать в гиппокамп из кровотока, изменяя соединения нейронов, и таким образом усиливая восприятие информации и память. Предполагается, что обучение могло бы проходить эффективнее в течение дня, когда желудок пуст, так как в это время уровни грелина наиболее высоки. Команда исследователей Йельской Школы Медицины   отметила, что подобный эффект для человеческой нейрофизиологии весьма вероятен. У грызунов клетки X/A также производят грелин.

Депрессия, вызванная мозговым напряжением

      Исследование, опубликованное в журнале «Nature Neuroscience»(15 июня 2008 онлайн), предполагает, что гормон мог бы помочь защитить против симптомов депрессии и беспокойства, вызванных напряжением. Чтобы проверить, смог бы грелин отрегулировать депрессивные симптомы, вызванные хроническим переутомлением, исследователи подвергли мышейежедневным стрессам, используя стандартную лабораторную методику, которая вызывает напряжение при переселении нормальных мышей к очень агрессивным мышам «хулиганам». Такие опыты на животных проводили для более точного изучения депрессии у людей. Исследователи подвергли напряжению и мышей дикого типа и измененных мышей, которые были неспособны реагировать на грелин. Они обнаружили, что после преодоления напряжения у обоих типов мышей значительно увеличился уровень грелина, который сохранился даже спустя четыре недели после их последнего столкновения. Однако, измененные мыши ели меньше, чем мыши дикого типа.

Отношение к обестатину

      Обестатин — предполагаемый гормон, который, как было показано в конце 2005, уменьшает аппетит. И обестатин, и грелин кодируются одним и тем же геном; продукт гена разделяется так, что получается два пептидных гормона.

Вакцина от ожирения

       Недавно, исследователи лаборатории «Scripps» разработали вакцину антиожирения, которая применяется против гормона грелина. Вакцина использует иммунные антитела, которые расщепляют грелин, направляя собственную иммунную реакцию тела против них. Это препятствует тому, чтобы грелин достиг центральной нервной системы, таким образом, производя желательное сокращение увеличения веса.

8.Инсули́н (от лат. insula — остров) — гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрацииглюкозы в крови.

      Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. То есть, помимо анаболического действия, инсулин обладает также и антикатаболическим эффектом.

       Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток — абсолютная недостаточность инсулина — является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани — относительная инсулиновая недостаточность — имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа.

Открытие и изучение

       В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Пауль Лангерганс изучая с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее неизвестные клетки, образующие группы, которые были равномерно распределены по всей железе. Назначение этих «маленьких кучек клеток», впоследствии известных как «островки Лангерганса», было непонятно, но позднее Эдуад Лагус показал, что в них образуется секрет, который играет роль в регуляции пищеварения.

       В 1889 году немецкий физиолог Оскар Минковски (Oscar Minkowski), чтобы показать, что значение поджелудочной железы в пищеварении надумано, поставил эксперимент, в котором произвёл удаление железы у здоровой собаки. Через несколько дней после начала эксперимента, помощник Минковски, который следил за лабораторными животными, обратил внимание на большое количество мух, которые слетались на мочу подопытной собаки. Исследовав мочу, он обнаружил, что собака с мочой выделяет сахар. Это было первое наблюдение, позволившее связать работу поджелудочной железы и сахарный диабет. В 1900 году Леонид Васильевич Соболев обнаружил, что после перевязки протоков поджелудочной железы железистая ткань атрофируется, а островки Лангерганса сохраняются. Диабет при этом не возникает. Эти результаты наряду с известным фактом изменения островков у больных диабетом позволили Соболеву сделать заключение, что островки Лангерганса необходимы для регуляции углеводного обмена. В 1901 году был сделан следующий важный шаг, Евген Опи (Eugene Opie) чётко показал, что «Сахарный диабет… обусловлен разрушением островков поджелудочной железы, и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены». Связь между сахарным диабетом и поджелудочной железой была известна и раньше, но до этого не было ясно, что диабет связан именно с островками.

       И 11 января 1922 года, после множества успешных испытаний с собаками, страдающему диабетом 14-летнему Леонарду Томпсону была сделана первая в истории инъекция инсулина. Однако первый опыт применения инсулина оказался неудачным. Экстракт оказался недостаточно очищенным, и это привело к развитию аллергии, поэтому инъекции инсулина были приостановлены. Следующие 12 дней Коллип напряжённо работал в лаборатории над улучшением экстракта. А 23 января Леонарду была введена вторая доза инсулина. На сей раз успех был полным, не было не только явных побочных действий, но и у больного перестал прогрессировать диабет. Однако впоследствии Бантинг и Бест не сработались с Коллипом и вскоре с ним расстались.

       Потребовались большие количества чистого инсулина. И прежде чем был найден эффективный способ быстрого промышленного получения инсулина, была проведена очень большая работа. Важную роль в этом сыграло знакомство Бантинга с Элай Лилли, будущим основателем крупнейшей фармакологической компании.

        Заслуга по определению точной последовательности аминокислот, образующих молекулу инсулина (так называемая первичная структура) принадлежит британскому молекулярному биологуФредерику Сенгеру. Инсулин стал первым белком, для которого была полностью определена первичная структура. За проделанную работу в 1958 году он был удостоен Нобелевской премии по химии. А спустя почти 40 лет Дороти Кроуфут Ходжкин с помощью метода рентгеновской дифракции определила пространственное строение молекулы инсулина. Её работы также отмечены Нобелевской премией.

Образование и секреция

Главным стимулом к синтезу и  выделению инсулина служит повышение  концентрации глюкозы в крови.

Строение

      Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка, B-цепь образована 30 аминокислотными остатками. Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина, третья дисульфидная связь расположена в A-цепи.

      Первичная структура инсулина у разных биологических видов несколько различается, как различается и его важность в регуляции обмена углеводов. Наиболее близким к человеческому является инсулин свиньи, который различается с ним всего одним аминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а в инсулине человека — треонин; бычий инсулин отличается тремя аминокислотными остатками.

Действие инсулина

      Так или иначе инсулин затрагивает все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина касается именно обмена углеводов. Основное влияние инсулина на углеводный обмен связано с усилением транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Активация инсулинового рецептора запускает внутриклеточный механизм, который напрямую влияет на поступление глюкозы в клетку путём регуляции количества и работы мембранных белков, переносящих глюкозу в клетку.