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胰高血糖素

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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個氨基酸組成直鏈多肽，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]

胰高血糖素
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表達模式
更多表達數據
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]
胰高血糖素
胰高血糖素的球棍模型，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 編輯維基數據鏈接
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

胰高血糖素的一級結構是：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，胰腺會釋放胰高血糖素。胰高血糖素促使肝臟參與糖原分解：將儲存的糖原轉化為葡萄糖，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，胰高血糖素和胰島素是保持血糖水平穩定的反饋系統的一部分。 胰高血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細胞會產生胰高血糖素。[5]

最近的研究表明，胰高血糖素也可能在胰腺外產生，腸道是最有可能產生胰外胰高血糖素的部位。[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/調節胰高血糖素的生產。[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 細胞得以分泌更多胰高血糖素。

以下物質或身體狀況會促進胰高血糖素的分泌：

以下物質或身體狀況會抑制胰高血糖素的分泌：

生理作用

胰高血糖素促進分解代謝，生物作用包括：

  • 促進肝的糖原分解和糖異生，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。

胰高血糖素通常通過促進糖異生和糖原分解來提高血液中葡萄糖的濃度。[12] 胰高血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]

葡萄糖以多醣糖原的形式儲存在肝臟中，糖原是一種葡聚醣（由葡萄糖分子組成的聚合物）。 肝細胞具有胰高血糖素受體。 當胰高血糖素與胰高血糖素受體結合時，肝細胞將糖原轉化為單個葡萄糖分子並將其釋放到血液中，這一過程稱為糖原分解。 當糖原儲備耗盡時，胰高血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。 胰高血糖素關閉肝臟中的糖酵解，使糖酵解中間體轉為用於糖異生。

胰高血糖素還通過脂肪分解調節葡萄糖產生的速率。 胰高血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]

胰高血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，去除眼柄會影響胰高血糖素的產生。 切除淡水龍蝦的眼柄會產生胰高血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「胰高血糖素」（Glucagon），是「葡萄糖激動劑」（Glucose agonist）的合成詞。[16][17] 在 1950 年代，禮來 (Eli Lilly) 的科學家分離出純胰高血糖素，將其結晶，並確定了其氨基酸序列。[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胰高血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. 
  8. ^ Layden BT, Durai V, Lowe WL. G-Protein-Coupled Receptors, PANCREATIC Islets, and DiAbetes. Nature Education. 2010, 3 (9): 13 [2023-05-18]. （原始內容存檔於2020-11-22）. 
  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. 
  10. ^ Honey RN, Weir GC. Acetylcholine stimulates insulin, glucagon, and somatostatin release in the perfused chicken pancreas. Endocrinology. October 1980, 107 (4): 1065–8. PMID 6105951. doi:10.1210/endo-107-4-1065. 
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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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