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升糖素

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升糖素（拉丁語：Glucagon）又稱胰高血糖素，是一種由胰臟胰島α-細胞分泌的激素，由29個胺基酸組成直鏈多肽，分子量為3485道爾頓。它提高血液中葡萄糖和脂肪酸的濃度，被認為是身體的主要分解代謝激素。[1] 它也被用作治療多種健康狀況的藥物。 它的作用與降低細胞外葡萄糖水平的胰島素相反。[2]

升糖素
PDB rendering based on 1GCN.
有效結構
PDB 直系同源檢索：PDBe, RCSB
標識
代號 GCG; GLP1; GLP2; GRPP
擴展標識 遺傳學：138030 鼠基因：95674 同源基因：1553 GeneCards: GCG Gene
RNA表現模式
更多表現資料
直系同源體
物種 人類 小鼠
Entrez 2641 14526
Ensembl ENSG00000115263 ENSMUSG00000000394
UniProt P01275 P55095
mRNA序列 NM_002054.3 NM_008100.3
蛋白序列 NP_002045.1 NP_032126.1
基因位置 Chr 2:
163 – 163.01 Mb		 Chr 2:
62.31 – 62.32 Mb
PubMed查詢 [1] [2]
升糖素
升糖素的球棍模型，其中羧基端在上方、胺基端在下方
識別資訊
PubChem CID
ChemSpider
UNII
ChEMBL
ECHA InfoCard100.029.722 編輯維基資料鏈接
化學資訊
  • InChI=1S/C153H225N43O49S/c1-72(2)52-97(133(226)176-96(47-51-246-11)132(225)184-104(60-115(159)209)143(236)196-123(78(10)203)151(244)245)179-137(230)103(58-83-64-167-89-29-19-18-28-87(83)89)183-131(224)95(43-46-114(158)208)177-148(241)120(74(5)6)194-141(234)101(54-79-24-14-12-15-25-79)182-138(231)105(61-117(211)212)185-130(223)94(42-45-113(157)207)171-124(217)75(7)170-127(220)91(31-22-49-165-152(160)161)172-128(221)92(32-23-50-166-153(162)163)174-146(239)110(69-199)191-140(233)107(63-119(215)216)186-134(227)98(53-73(3)4)178-135(228)99(56-81-33-37-85(204)38-34-81)180-129(222)90(30-20-21-48-154)173-145(238)109(68-198)190-136(229)100(57-82-35-39-86(205)40-36-82)181-139(232)106(62-118(213)214)187-147(240)111(70-200)192-150(243)122(77(9)202)195-142(235)102(55-80-26-16-13-17-27-80)188-149(242)121(76(8)201)193-116(210)66-168-126(219)93(41-44-112(156)206)175-144(237)108(67-197)189-125(218)88(155)59-84-65-164-71-169-84/h12-19,24-29,33-40,64-65,71-78,88,90-111,120-123,167,197-205H,20-23,30-32,41-63,66-70,154-155H2,1-11H3,(H2,156,206)(H2,157,207)(H2,158,208)(H2,159,209)(H,164,169)(H,168,219)(H,170,220)(H,171,217)(H,172,221)(H,173,238)(H,174,239)(H,175,237)(H,176,226)(H,177,241)(H,178,228)(H,179,230)(H,180,222)(H,181,232)(H,182,231)(H,183,224)(H,184,225)(H,185,223)(H,186,227)(H,187,240)(H,188,242)(H,189,218)(H,190,229)(H,191,233)(H,192,243)(H,193,210)(H,194,234)(H,195,235)(H,196,236)(H,211,212)(H,213,214)(H,215,216)(H,244,245)(H4,160,161,165)(H4,162,163,166)/t75-,76+,77+,78?,88-,90-,91-,92-,93-,94-,95-,96-,97-,98-,99-,100-,101-,102-,103-,104-,105-,106-,107-,108-,109-,110-,111-,120-,121-,122-,123-/m0/s1 checkY
  • Key:MASNOZXLGMXCHN-GVLKBUBXSA-N checkY

升糖素的一級結構是：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

當血液中的葡萄糖含量過低時，胰腺會釋放升糖素。升糖素促使肝臟參與肝糖分解：將儲存的肝糖轉化為葡萄糖，然後釋放到血液中。[3]另一方面，高血糖水平會刺激胰島素的釋放。 胰島素允許依賴胰島素的組織吸收和使用葡萄糖。因此，升糖素和胰島素是保持血糖水平穩定的反饋系統的一部分。 升糖素會增加能量消耗，並在受壓情況下升高。[4]

代謝

生產

該激素由胰島（位於胰腺內分泌部分）的 α 細胞合成和分泌。在囓齒類動物中，α 細胞位於胰島的外緣。 相比之下，在人類胰島結構中，不同細胞的分離程度要低得多，α 細胞分佈在整個胰島中，靠近 β 細胞。 胃中的α細胞會產生升糖素。[5]

最近的研究表明，升糖素也可能在胰腺外產生，腸道是最有可能產生胰外升糖素的部位。[6]

調節

胰淀素（amylin）是一種與胰島素從胰腺 β 細胞中共同分泌的肽類激素，它可以抑制/調節升糖素的生產。[7] 隨著血漿葡萄糖水平下降，胰淀素的分泌會減少。這減輕了胰淀素對 α 細胞的抑制，使 α 細胞得以分泌更多升糖素。

以下物質或身體狀況會促進升糖素的分泌：

以下物質或身體狀況會抑制升糖素的分泌：

生理作用

升糖素促進分解代謝，生物作用包括：

  • 促進肝的肝糖分解和糖質新生，使血糖增加
  • 促進脂肪分解、過多胺基酸和加強脂肪酸氧化導致酮體生成增多——稱為糖異生可轉換額外之胺基酸成簡單碳水化合物，並將不同形式的食物轉換成能量運用。

升糖素通常通過促進糖異生和肝糖分解來提高血液中葡萄糖的濃度。[12] 升糖素還會減少脂肪組織和肝臟中的脂肪酸合成，並促進這些組織中的脂解作用，這會導致它們將脂肪酸釋放到循環中，在那裡它們可以在需要時分解代謝以在骨骼肌等組織中產生能量。[13]

葡萄糖以多醣肝糖的形式儲存在肝臟中，肝糖是一種葡聚醣（由葡萄糖分子組成的聚合物）。 肝細胞具有升糖素受體。 當升糖素與升糖素受體結合時，肝細胞將肝糖轉化為單個葡萄糖分子並將其釋放到血液中，這一過程稱為肝糖分解。 當肝糖儲備耗盡時，升糖素會促使肝臟和腎臟通過糖異生作用合成額外的葡萄糖。 升糖素關閉肝臟中的糖解，使糖解中間體轉為用於糖異生。

升糖素還通過脂肪分解調節葡萄糖產生的速率。 升糖素在胰島素抑制條件下（如1型糖尿病）誘導人體脂肪分解。[14]

升糖素的產生似乎會受中樞神經系統調節，但相關的途徑尚未確定。 有研究指出，在無脊椎動物中，去除眼柄會影響升糖素的產生。 切除淡水龍蝦的眼柄會產生升糖素誘導的高血糖狀況。[15]

歷史

在 1920 年代初期，數個研究指出，將胰腺提取物注射到糖尿病動物體內後，血糖會先短暫升高，隨後才會因胰島素的作用而降低。[16] 1922 年，C. Kimball 和 John R. Murlin 確定了胰腺提取物中導致血糖升高的一種成分，將其命名為「升糖素」（Glucagon），是「葡萄糖激動劑」（Glucose agonist）的合成詞。[16][17] 在 1950 年代，禮來 (Eli Lilly) 的科學家分離出純升糖素，將其結晶，並確定了其胺基酸序列。[16][18][19] 這促使美國醫生 Roger Unger 的小組在 1959 年發展出首個用於檢測升糖素的放射免疫分析法。[16]

直到 1970 年代，一種特定的放射免疫測定法被開發出來，人們才更全面地了解它在生理學和疾病中的作用。[20]

參見

參考資料

  1. ^ Voet D, Voet JG. Biochemistry 4th. New York: Wiley. 2011. 
  2. ^ Reece J, Campbell N. Biology . San Francisco: Benjamin Cummings. 2002. ISBN 978-0-8053-6624-2. 
  3. ^ Orsay J. Biology 1: Molecules. Examkrackers Inc. 2014: 77. ISBN 978-1-893858-70-1. 
  4. ^ Jones BJ, Tan T, Bloom SR. Minireview: Glucagon in stress and energy homeostasis. Endocrinology. March 2012, 153 (3): 1049–54. PMC 3281544  . PMID 22294753. doi:10.1210/en.2011-1979. 
  5. ^ Unger RH, Cherrington AD. Glucagonocentric restructuring of diabetes: a pathophysiologic and therapeutic makeover. The Journal of Clinical Investigation. January 2012, 122 (1): 4–12. PMC 3248306  . PMID 22214853. doi:10.1172/JCI60016. 
  6. ^ Holst JJ, Holland W, Gromada J, Lee Y, Unger RH, Yan H, Sloop KW, Kieffer TJ, Damond N, Herrera PL. Insulin and Glucagon: Partners for Life. Endocrinology. April 2017, 158 (4): 696–701. PMC 6061217  . PMID 28323959. doi:10.1210/en.2016-1748. 
  7. ^ Zhang XX, Pan YH, Huang YM, Zhao HL. Neuroendocrine hormone amylin in diabetes. World Journal of Diabetes. May 2016, 7 (9): 189–197. PMC 4856891  . PMID 27162583. doi:10.4239/wjd.v7.i9.189. 
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  9. ^ Skoglund G, Lundquist I, Ahrén B. Alpha 1- and alpha 2-adrenoceptor activation increases plasma glucagon levels in the mouse. European Journal of Pharmacology. November 1987, 143 (1): 83–8. PMID 2891547. doi:10.1016/0014-2999(87)90737-0. 
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  18. ^ Staub A, Sinn L, Behrens OK. Purification and crystallization of hyperglycemic glycogenolytic factor (HGF). Science. June 1953, 117 (3049): 628–9. Bibcode:1953Sci...117..628S. PMID 13056638. doi:10.1126/science.117.3049.628. 
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  20. ^ Lundqvist, Gudmar; Edwards, John; Wide, Leif. A Solid Phase Radioimmunoassay for Pancreatic Glucagon. Upsala Journal of Medical Sciences. January 1976, 81 (2): 65–69 [2023-05-18]. ISSN 0300-9734. PMID 785743. doi:10.3109/03009737609179024. （原始內容存檔於2022-08-09） （英語）. 
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