Glucagon

Glucagon

Glucagon spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung normaler Glukosekonzentrationen im Blut und wird oft als das Gegenteil von Insulin beschrieben. Das heißt, Glucagon hat den Effekt, den Blutzuckerspiegel zu erhöhen.

Glukagon ist ein lineares Peptid aus 29 Aminosäuren. Seine Primärsequenz ist unter den Wirbeltieren nahezu perfekt konserviert, und es ist strukturell mit der Sekretin-Familie der Peptidhormone verwandt. Glucagon wird als Proglucagon synthetisiert und in den Alpha-Zellen der Pankreasinseln proteolytisch zu Glucagon verarbeitet. Proglucagon wird auch im Darmtrakt exprimiert, wo es nicht zu Glucagon, sondern zu einer Familie von glucagonähnlichen Peptiden (Enteroglucagon) verarbeitet wird.

Physiologische Wirkungen von Glucagon

Die Hauptwirkung von Glucagon ist die Stimulierung eines Anstiegs der Blutkonzentration von Glucose. Wie bereits erwähnt, ist insbesondere das Gehirn absolut abhängig von Glukose als Brennstoff, da Neuronen alternative Energiequellen wie Fettsäuren nicht in nennenswertem Umfang verwerten können. Wenn der Glukosespiegel im Blut beginnt, unter den Normalbereich zu fallen, muss unbedingt zusätzliche Glukose gefunden und ins Blut gepumpt werden. Glucagon übt die Kontrolle über zwei zentrale Stoffwechselwege in der Leber aus und veranlasst dieses Organ, Glukose an den Rest des Körpers abzugeben:

• Glucagon stimuliert den Abbau des in der Leber gespeicherten Glykogens. Wenn der Blutzuckerspiegel hoch ist, werden große Mengen an Glukose von der Leber aufgenommen. Unter dem Einfluss von Insulin wird viel von dieser Glukose in Form von Glykogen gespeichert. Später, wenn der Blutzuckerspiegel zu sinken beginnt, wird Glukagon ausgeschüttet und wirkt auf die Hepatozyten, um die Enzyme zu aktivieren, die Glykogen depolymerisieren und Glukose freisetzen.
• Glukagon aktiviert die hepatische Glukoneogenese. Die Gluconeogenese ist der Weg, über den Nicht-Hexose-Substrate wie Aminosäuren in Glucose umgewandelt werden. Als solcher stellt er eine weitere Glukosequelle für das Blut bereit. Dies ist besonders wichtig bei Tieren wie Katzen und Schafen, die wenig oder gar keine Glukose aus dem Darm aufnehmen – bei diesen Spezies ist die Aktivierung der glukoneogenen Enzyme der Hauptmechanismus, durch den Glukagon seine Aufgabe erfüllt.

Glukagon scheint auch einen kleinen Effekt zu haben, indem es die Lipolyse von Triglyceriden im Fettgewebe erhöht, was als zusätzliches Mittel zur Erhaltung der Blutglukose angesehen werden könnte, indem es die meisten Zellen mit Fettsäure als Brennstoff versorgt.

Steuerung der Glucagon-Sekretion

Wenn man weiß, dass die Hauptwirkung von Glucagon darin besteht, den Blutzuckerspiegel zu erhöhen, macht es Sinn, dass Glucagon als Reaktion auf Hypoglykämie oder niedrige Glukosekonzentrationen im Blut ausgeschüttet wird.

Zwei andere Bedingungen sind dafür bekannt, die Glucagon-Sekretion auszulösen:

• Erhöhte Blutspiegel von Aminosäuren, wie sie nach dem Verzehr einer proteinreichen Mahlzeit auftreten würden: In dieser Situation würde Glukagon die Umwandlung von überschüssigen Aminosäuren in Glukose fördern, indem es die Glukoneogenese steigert. Da hohe Blutspiegel von Aminosäuren auch die Insulinausschüttung stimulieren, wäre dies eine Situation, in der sowohl Insulin als auch Glukagon aktiv sind.
• Bewegung: In diesem Fall ist nicht klar, ob der eigentliche Stimulus das Training an sich ist oder der begleitende trainingsinduzierte Glukoseabbau.

In Bezug auf die negative Kontrolle wird die Glukagonsekretion durch hohe Blutglukosespiegel gehemmt. Es ist nicht klar, ob dies eine direkte Wirkung von Glukose auf die Alphazelle widerspiegelt oder vielleicht eine Wirkung von Insulin, von dem bekannt ist, dass es die Glukagonsekretion dämpft. Ein weiteres Hormon, von dem bekannt ist, dass es die Glukagonsekretion hemmt, ist Somatostatin.

Krankheitszustände

Krankheiten, die mit einer zu hohen oder zu niedrigen Sekretion von Glukagon einhergehen, sind selten. Eine Situation, von der bekannt ist, dass sie eine übermäßige Glucagon-Sekretion verursacht, sind Krebserkrankungen der Alpha-Zellen (Glucagonome). Diese Tumore führen typischerweise zu einem Wasting-Syndrom und interessanterweise zu Hautausschlag und anderen Hautläsionen.

Obwohl Insulinmangel eindeutig der Hauptdefekt bei Typ-1-Diabetes mellitus ist, gibt es beträchtliche Hinweise darauf, dass eine abweichende Sekretion von Glukagon zu den Stoffwechselstörungen beiträgt, die man bei dieser wichtigen Erkrankung sieht. Zum Beispiel haben viele Diabetiker mit Hyperglykämie auch erhöhte Blutkonzentrationen von Glukagon, aber die Glukagonsekretion wird normalerweise durch erhöhte Blutzuckerwerte unterdrückt.