Biosynteza i wydzielanie glukagonu

Z niedawnych badań wynika, że u człowieka gen determinujący biosyntezę glukagonu jest umiejscowiony w chromosomie 2 [171]. Bezpośredni produkt translacji swoistego m-RNA przez rybosomy siateczki śródplazmatycznej — preproglukagon — jest pojedynczym peptydem, liczącym 179 aminokwasów, zawierającym obok peptydu sygnałowego i liczącego 30 aminokwasów polipeptydu N-końcowego (glicentin related pancreatic polypeptide, GRPP) glicentynę (w której zawarta jest cząsteczka glukagonu) oraz dwa glukagonopodobne peptydy (glucagon-like peptide 1 i 2, GLP 1 i 2), liczące odpowiednio 37 i 34 aminokwasów. Podobnie jak w proinsulinie, te duże łańcuchy są połączone ze sobą przez zasadowe dwupeptydy, składające się z lizyny i argininy. Oddzielanie się poszczególnych łańcuchów następuje etapami i jest nieco inne w procesie biosyntezy glukagonu trzustkowego i glukagonopodobnych peptydów wytwarzanych poza obszarem trzustki. W komórkach A wysp trzustkowych po oddzieleniu się glicentyny szybko zostaje w niej odsłonięty fragment C-końcowy, co pozwala odróżnić immunologicznie glukagon trzustkowy od pozatrzustkowych peptydów glukagonopodobnych. Działanie biologiczne glukagonu ujawnia się dopiero po odsłonięciu N-końcowej jego części [30], Równolegle w komórkach A wysp trzustkowych wytwarzany jest polipeptyd o masie cząsteczkowej około 10 000, składający się z połączonych GLI-1 i GLI-2, nie reagujący z przeciwciałami skierowanymi przeciw C-końcowej części glukagonu. Rola tego peptydu jest dotąd nie wyjaśniona. Glukagon wstrzyknięty dożylnie znika z krwi z szybkością charakteryzującą się okresem półtrwania 4—6 min. Miejscem jego rozkładu jest wątroba i — w większym jeszcze stopniu — nerki. Te ostatnie są też głównym miejscem degradacji peptydów glukagonopodobnych. Biosynteza i wydzielanie glukagonu przez komórki A podlegają — podobnie jak sekrecja insuliny — regulacji metabolicznej, hormonalnej i nerwowej. Zmniejszają je substraty metaboliczne typu „paliwa” (glukoza, kwasy tłuszczowe, związki ketonowe), które wnikają swobodnie do komórek A i ulegają w nich typowym przemianom. Wiele przemawia za tym, że jednym z istotnych sygnałów jest gromadzenie się ATP, zwiększenie bowiem stężenia tego nukleotydu w komórkach A hamuje biosyntezę i wydzielanie glukagonu. Aminokwasy, głównie cukrotwórcze (alanina), zwiększają sekrecję glukagonu. W zasadzie działają więc na komórki A tak samo jak na komórki B, należy jednak zaznaczyć, że wydzielanie insuliny nasilają przede wszystkim aminokwasy egzogenne, w tym zwłaszcza aminokwasy ketotwórcze (leucyna). W zakresie regulacji hormonalnej szczególnie znaczenie przypisuje się wzajemnym wpływom parakrynnym komórek A, B i D. Glukagon zwiększa sekrecję insuliny i somatostatyny, z kolei oba te hormony na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego hamują czynność wydzielniczą komórek A. Czynność tych komórek jest pobudzana natomiast przez hormony jelitowe, zwłaszcza przez grupę peptydów cholecystokininy, GIP i VIP, prawdopodobnie w ramach funkcjonowania osi jelitowo-trzustkowej. Większe znaczenie ma przy tym sygnał pobudzający, wywoływany spożyciem posiłku białkowego, niż sygnał hamujący po spożyciu węglowodanów. Wzrost wydzielania glukagonu następuje również pod wpływem katecholamin, co ma znaczenie w szybkim uwalnianiu substratów energetycznych. Przyrost stężenia tego hormonu opisano także po podaniu glikokortykosteroidów i temu zjawisku przypisuje się znaczenie w pobudzeniu glukoneogenezy przez hormony kory nadnerczy. Hormon wzrostu wyraźnie zwiększa wydzielanie glukagonu, co znajduje wyraz w zachowaniu się glukagonemii w stanach chorobowych, przebiegających zarówno z nadmierną, jak i zmniejszoną sekrecją somatotropiny. Czynność wydzielniczą komórek A podlega także regulacji autonomicznego układu nerwowego. W komórkach tych wykazano obecność receptorów adrerergicznych typu at i 32, przy czym pobudzenie pierwszych hamuje, a pobudzenie drugich zwiększa wydzielanie glukagonu. Jest charakterystyczne, że adrenalina, która reaguje z oboma typami receptorów adrenergicznych, w komórkach A bardziej pobudza receptory typu 52 (zwiększenie sekrecji glukagonu), zaś w komórkach B — bardziej receptory typu at (hamowanie sekrecji insuliny). Pobudzenie receptorów cholinergicznych muskarynowych i peptydergicznych zwiększa wydzielanie glukagonu, czyli efekt tej stymulacji jest w komórkach A taki sam jak w komórkach B.