Come regola il glucagone la gluconeogenesi

L'ormoneglucagone è essenziale per comprendere i percorsi metabolici che supportano la vita umana, specialmente nel controllo della gluconeogenesi. Il processo metabolico noto come gluconeogenesi produce glucosio da substrati che non sono carboidrati, garantendo un apporto costante di glucosio durante il digiuno o periodi di esercizio fisico intenso. Come ormone, il glucagone è prodotto principalmente dalle cellule alfa del pancreas. Funziona come antagonista dell'insulina per aiutare a mantenere i livelli di glucosio nel sangue entro un intervallo specifico. Questo articolo esplora i metodi complessi tramite cui il glucagone controlla la gluconeogenesi, inclusa la sua rilevanza fisiologica, le relazioni con altri percorsi metabolici e i sistemi di segnalazione.

Per mantenere l'omeostasi del glucosio, è necessario l'ormone peptidico aminoacido 29-glucagone. Il suo obiettivo primario è aumentare i livelli di glucosio nel sangue per contrastare gli effetti dell'insulina.

Le cellule alfa delle isole pancreatiche rilasciano glucagone quando i livelli di glucosio nel sangue scendono, come accade durante il digiuno o tra i pasti. Colpisce principalmente il fegato, dove stimola la produzione di glucosio tramite gluconeogenesi e glicogenolisi.

Questo ormone favorisce inoltre la scomposizione degli amminoacidi e inibisce la glicolisi, il processo del fegato che converte il glucosio in energia, favorendo ulteriormente la gluconeogenesi.

Inoltre, influenza il metabolismo aumentando i livelli di cAMP (adenosina monofosfato ciclico) nelle cellule bersaglio, che poi innescano l'attivazione di una serie di enzimi coinvolti in determinati processi metabolici. Il glucagone facilita il mantenimento dell'omeostasi del glucosio nel corpo coordinando questi complessi percorsi, specialmente durante il digiuno o episodi di ipoglicemia.

I livelli di glucosio nel sangue hanno un forte effetto regolatore suglucagoneproduzione. Livelli elevati di glucosio nel sangue impediscono il rilascio di glucagone, mentre livelli bassi di glucosio nel sangue lo promuovono. Di seguito sono riportati altri fattori che influenzano la secrezione di glucagone oltre agli ormoni gastrointestinali, alle catecolamine e agli amminoacidi. Come substrati per la gluconeogenesi, amminoacidi come arginina e alanina, ad esempio, possono aumentare la secrezione di glucagone.

Quando il glucagone si lega al suo recettore sulla superficie degli epatociti, innesca una serie di reazioni intracellulari che sono per lo più mediate dalla proteina chinasi A (PKA) e dall'adenosina monofosfato ciclica (cAMP). L'attivazione di importanti enzimi gluconeogenici dipende da questa via di segnalazione.

L'adenilato ciclasi viene attivato quando il glucagone interagisce con l'glucagonerecettore, un recettore accoppiato a proteine ​​G. Questo enzima stimola la PKA convertendo l'ATP in cAMP. La PKA fosforila i fattori di trascrizione e gli enzimi bersaglio, il che causa la sovraespressione di geni gluconeogenici come la glucosio-6-fosfatasi (G6Pase) e la fosfoenolpiruvato carbossichinasi (PEPCK).

Il controllo trascrizionale dei geni gluconeogenici è sostanzialmente influenzato da fattori di trascrizione come la proteina legante l'elemento di risposta cAMP (CREB). I promotori dei geni bersaglio contengono l'elemento di risposta cAMP (CRE), a cui CREB si lega dopo la fosforilazione della PKA per aumentare la trascrizione del gene bersaglio. Di conseguenza, vengono prodotti più enzimi necessari per la gluconeogenesi.

I siti principali della biosintesi del glucosio sono il fegato e, in misura minore, i reni. Questo processo utilizza precursori non carboidrati, come lattato, glicerolo e amminoacidi, per generare glucosio. La gluconeogenesi è essenziale per fornire glucosio agli organi essenziali, in particolare al cervello, quando c'è un digiuno prolungato, un'attività vigorosa o fame.

Ruoli chiave per diversi enzimi sono coinvolti nella gluconeogenesi. La piruvato carbossilasi converte il piruvato in ossalacetato, che viene poi convertito in fosfoenolpiruvato da PEPCK. Il passaggio finale, che è la conversione del glucosio-6-fosfato in glucosio, è catalizzato da G6Pase, dopo che la fruttosio-1,6-bisfosfatasi (FBPase) ha convertito il fruttosio-1,6-bisfosfato in fruttosio-6-fosfato.

Il glucagone regola il processo di gluconeogenesi attivando questi enzimi e aumentandone l'espressione. I geni che codificano gli enzimi gluconeogenici sono sovraregolati come risultato della fosforilazione mediata da PKA dei fattori di trascrizione e degli enzimi. Ciò garantisce che verrà prodotto abbastanza glucosio secondo necessità.

Il glucagone influenza non solo la gluconeogenesi, ma anche la lipolisi, la glicogenolisi e la chetogenesi, tra gli altri percorsi metabolici. La conservazione della flessibilità metabolica e dell'equilibrio energetico dipendono da queste interazioni.

La glicogenolisi, il processo mediante il quale il glicogeno viene scomposto in glucosio, è aiutata da esso. Quando si verifica un'ipoglicemia acuta, questo meccanismo offre una rapida fonte di glucosio. La PKA è stimolata da esso, che fosforila e attiva la glicogeno fosforilasi, l'enzima che scompone il glicogeno.

Inoltre,glucagonepromuove la lipolisi, che converte i trigliceridi del tessuto adiposo in acidi grassi liberi e glicerolo. Una possibile applicazione del glicerolo rilasciato è come substrato gluconeogenico. Inoltre, durante il digiuno prolungato o la restrizione dei carboidrati, stimola il processo di chetogenesi del fegato, che produce corpi chetonici come fonte di energia sostitutiva.

Il controllo del glucagone sulla gluconeogenesi ha importanti ramificazioni fisiologiche. Un controllo appropriato garantisce un flusso costante di glucosio, scongiurando l'ipoglicemia. Tuttavia, uno squilibrio nella secrezione o nell'attività del glucagone può peggiorare disturbi metabolici come il diabete mellito.

Un aumento ingiustificato dei livelli di glucagone è una causa tipica di iperglicemia nelle persone con diabete di tipo 2. Ciò è dovuto all'aumento della gluconeogenesi e della glicogenolisi, anche con livelli elevati di glucosio nel sangue. È essenziale comprendere i meccanismi alla base della disregolazione del glucagone nel diabete per progettare trattamenti su misura.

I trattamenti che prendono di mira le vie di segnalazione del glucagone sono oggetto di ricerca come mezzo per controllare l'iperglicemia nelle persone con diabete. Gli antagonisti del recettore del glucagone e gli inibitori degli enzimi gluconeogenici sono due esempi di questi. Queste strategie cercano di migliorare il controllo glicemico e ridurre la produzione eccessiva di glucosio.

Glucagoneè un ormone cruciale nella regolazione del metabolismo del glucosio, principalmente perché svolge un ruolo nella gluconeogenesi. Durante il digiuno e altri fattori di stress metabolici, garantisce un apporto costante di glucosio innescando particolari vie di segnalazione ed enzimi. Comprendere le complessità della funzione del glucagone contribuisce alla nostra comprensione della regolazione metabolica e aiuta nella creazione di nuove terapie per disturbi metabolici come il diabete. Per ulteriori informazioni su di esso e sul suo ruolo nella gluconeogenesi, contattateci asales@bloomtechz.com.

D'Alessio, D. (2011). "Il ruolo della secrezione disregolata di glucagone nel diabete di tipo 2". Diabete, obesità e metabolismo, 13 Suppl 1: 126-132.

Petersen, MC, & Shulman, GI (2018). "Meccanismi di azione dell'insulina e resistenza all'insulina". Physiological Reviews, 98(4), 2133-2223.

Jiang, G., & Zhang, BB (2003). "Glucagone e regolazione del metabolismo del glucosio". American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 284(4), E671-E678.

Knop, FK, & Holst, JJ (2010). "Farmacologia del glucagone". British Journal of Pharmacology, 159(6), 1034-1046.

Puchowicz, MA, et al. (2000). "Produzione e ossidazione di corpi chetonici nel cervello perinatale del ratto". Journal of Neurochemistry, 74(2), 740-749.