胰高糖素
胰高糖素是由胰岛细胞分泌的第二种激素。1920年被发现命名,现已制成结晶,目前我国已能人工合成。
化学结构 胰高糖素是胰岛α-细胞合成分泌的一种直链29肽,由于它具有稳定的空间构型,所以现在被认为是一种蛋白质。它的一级构造如下:
人和牛、猪、兔、大鼠等哺乳动物的胰高糖素结构相同,而禽类稍有差异,如鸟类的胰高糖素结构中第16位氨基酸残基是苏氨酸而不是丝氨酸,第28位是丝氨酸而不是门冬酰胺。
胰高糖素的分子量为3485。等电点为7.5~8.5之间。可溶于酸性或碱性溶液中,它在pH3~4的水溶液中甚稳定,4℃可保存3个月之久而不失活。在pH8.5时可制成正交十二面体结晶。医用胰高糖素含锌,其溶解度略低但作用时间延长。
胰高糖素的生物合成、分泌和降解 胰岛α-细胞合成高血糖素的过程与β-细胞合成胰岛素的过程基本相似。先在α-细胞的核蛋白体上合成一个比高血糖素分子大的前体物质,然后转移至高尔基体,在那里形成圆形的α-颗粒,经胞溢作用分泌到细胞外,进入血液。
高糖素的前体称高血糖素原。由37个氨基酸残基组成,即由一个八肽与胰高糖素的C末端(苏氨酸残基)相连而成。此八肽的氨基酸顺序如下:
正常成人每天约分泌1mg胰高糖素。胰高糖素的分泌受到血液葡萄糖、氨基酸、脂肪酸和其他内分泌激素等因素影响。
各种原因引起的低血糖能刺激胰高糖素的分泌。而高血糖却能抑制其分泌。葡萄糖抑制高血糖素的分泌作用需有胰岛素存在,与葡萄糖的氧化作用有关。如缺乏胰岛素,α-细胞就不再受葡萄糖的影响。
氨基酸可以刺激胰高糖素的分泌。其中以丙氨酸、精氨酸的刺激作用最强,而亮氨酸却无刺激作用。但在整体内因为部分氨基酸亦能同时刺激胰岛素的分泌,所以氨基酸对胰高糖素分泌的刺激作用不能明显表现出来。
体外动物实验证明,游离长链脂肪酸与酮体可以抑制胰高糖素的分泌。高血糖素可以促进脂肪分解,使血浆游离脂肪酸增加,后者反过来可以抑制高血糖素的分泌。
其他的激素亦可影响胰高糖素的分泌。如胃肠道激素中的胃泌素有促进高血糖素的分泌作用,而胰泌素则有抑制分泌的作用。生长激素释放抑制激素亦可抑制胰高糖类的分泌。肾上腺素作用于α-细胞β-受体而促进胰高糖素的分泌。交感神经兴奋时与肾上腺素作用相同,亦可促进胰高糖素的分泌。
正常人血浆胰高糖素的基础浓度为50~100ng/L,平均75ng/L。门静脉的水平比此值高30%左右。用免疫学方法测得的血浆高血糖素含量高于此值2倍左右,不能代表α-细胞分泌的胰高糖素,因为肠道A细胞分泌的肠高糖素可与抗胰高糖素血清起交叉免疫反应。
血浆中的胰高糖素主要以游离形式存在,尚未肯定有与高血糖素结合的血浆蛋白质。
胰高糖素在血中消失的速度很快,其半寿期仅为胰岛素的25~50%。高血糖素在体内可在多种组织中降解失活。肝脏和肾脏是胰高糖素降解的主要器官。体内多种蛋白水解酶能使胰高糖素降解失活。胆汁中有胰高糖素排出,有人认为胆汁中的排出作用反映了α-细胞的生理分泌作用。
胰高糖素对代射的作用 胰高糖素在体内对代谢的作用,基本上是与胰岛素的作用相拮抗。
胰高糖素通过加速肝糖原分解和促进糖异生作用而使血糖浓度升高。当血糖降低时,胰岛α-细胞分泌胰高糖素增加而β-细胞分泌胰岛素减少,血中胰岛素与胰高糖素的比值变小。胰高糖素对肝糖原分解和糖异生作用的促进作用都很强,少量浓度变化就发挥作用。胰高糖素不能促进肌糖原分解; 肾上腺素则对肝糖原和肌糖原均有促进分解的作用。
胰高糖素亦能通过活化脂肪细胞中的脂肪酶而促进脂肪动员,使血浆游离脂肪酸升高; 并促进肝脏对游离脂肪酸的摄取和利用,使酮体轻度增加,有利于其他组织利用。
胰高糖素对蛋白质代谢作用表现在使组织蛋白含量降低和氨基酸(丙氨酸为主)进入肝脏,并促进肝脏产生尿素。胰高糖素对代谢调节作用目前认为是通过cAMP而实现的。胰高糖素与肝、脂肪细胞等细胞膜上的特异受体结合后,活化了细胞膜上的腺苷酸环化酶,从而提高了胞内的cAMP浓度。cAMP对糖代谢的调节机理见“激素作用机理”条。
胰高糖素
胰高糖素(glucagon)为多肽类,分子量约为3482.8,由胰岛素α细胞所产生,本品在血液中易被蛋白水解酶水解,作用时间短暂,半寿期5~10分钟。其主要作用是:
❶能升高血糖,静脉注射后血糖于数分钟内即升高,但作用维持不到1小时,其升高血糖的作用部位在肝脏,能促进肝糖原异生和分解,由于肝糖原分解使进入血液的葡萄糖增多,因而血糖升高。
❷兴奋心脏,使心肌收缩力增加,心率加快,冠状血管扩张,但不引起心律失常,β受体阻断剂不能拮抗其正性肌力作用。
❸增加肾血流量,促进Na+、K+等离子的排出。此外,尚能增加肾上腺素、胰岛素、甲状腺素等的分泌。本品可用于低血糖症,急性心力衰竭或心源性休克的治疗,偶见恶心、呕吐、低血钾等不良反应。药用其盐酸盐,作皮下、肌内或静脉内给药,每次0.5~1mg。