Glucagon
| Glucagon | ||
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| Strukturmodel von Glucagon (Ball and Stick Modell) | ||
| Vorhandene Strukturdaten: 1bh0, 1d0r, 1nau | ||
| Eigenschaften des menschlichen Proteins | ||
| Masse/Länge Primärstruktur | 29 Aminosäuren, 3483 Da | |
| Präkursor | Preproglucagon | |
| Bezeichner | ||
| Gen-Namen | GCG; GLP1; GLP2; GRPP | |
| Externe IDs | OMIM: 138030 UniProt: P01275 MGI: 95674 CAS-Nummer: 9007-92-5 | |
| Arzneistoffangaben | ||
| ATC-Code | H04AA01 | |
| DrugBank | DB00040 | |
| Verschreibungspflicht | Ja | |
| Vorkommen | ||
| Homologie-Familie | HOVERGEN | |
| Übergeordnetes Taxon | Wirbeltiere | |
| Orthologe | ||
| Mensch | Maus | |
| Entrez | 2641 | 14526 |
| Ensembl | ENSG00000115263 | ENSMUSG00000000394 |
| UniProt | P01275 | P55095 |
| Refseq (mRNA) | NM_002054 | NM_008100 |
| Refseq (Protein) | NP_002045 | NP_032126 |
| Genlocus | Chr 2: 162.71 - 162.71 Mb | Chr 2: 62.28 - 62.28 Mb |
| PubMed-Suche | 2641 | 14526 |
Glucagon ist ein Peptidhormon, dessen Hauptaufgabe die Erhöhung des Blutzuckerspiegels ist. Es wird aus den Vorstufen Präglucagon und Präproglucagon in den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse (α-Inselzellen) gebildet. Bei Blutzuckerabfall, aber auch nach einer proteinreichen Mahlzeit wird Glucagon von der Bauchspeicheldrüse in die Blutbahn abgegeben und dort frei transportiert. Dieses Hormon ist in seiner Wirkung auf den Glucose-, Protein- und Fettsäurestoffwechsel ein Gegenspieler des Insulins. Glucagon wird von der Leber aufgenommen und durch Spaltung inaktiviert.
Struktur
Die Primärstruktur des humanen Glucagon besteht aus 29 Aminosäuren mit einer Molekülmasse von 3483 Da. Die Primärstruktur lautet: 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.[1]
Glucagonsekretion
Bei normaler Ernährung bleibt die Sekretion von Glucagon im Vergleich zu der von Insulin relativ konstant. Die Stimuli für eine erhöhte Ausschüttung sind hauptsächlich Hypoglykämie (Blutzuckerabfall), proteinreiche Mahlzeiten, Infusion von Aminosäuren (z.B. Arginin, Alanin), länger dauernde starke körperliche Arbeit und Stress. Bei Hypoglykämie kann die Glucagonsekretion auf das bis zu Vierfache gesteigert werden. Stimulation erfolgt durch Vagusreiz, Mahlzeiten und durch α-Adrenorezeptoren. Seine Freisetzung wird von Insulin, Somatostatin und GLP-1 gehemmt.
Wirkungsmechanismus
Glucagon ist der Gegenspieler zu Insulin. Während Insulin die Glykogensynthese fördert, resultiert die Freisetzung von Glucagon in einem Abbau von Glykogen. Durch cAMP werden die Enzyme für den Glucose- und Fettstoffwechsel aktiviert. Als vorrangiger Effekt wird die Glykogenphosphorylase phosphoryliert, die nun Glykogenabbau stimuliert und die Glykogensynthase hemmt. Die Wirkung von Glucagon beruht auf der Bindung an einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor. Das dadurch aktivierte Gs-Protein stimuliert die Adenylatcyclase.
Glucagon stimuliert nicht nur die Glykogenolyse, sondern auch die Neusynthese von Glucose (Gluconeogenese) aus Aminosäuren – den Bestandteilen von Eiweißen. Glucagon hat also eine proteinkatabole Wirkung, was zum Anstieg von Harnstoff im Blut führt. Außerdem werden über cAMP fettabbauende Enzyme – die sogenannten Lipasen – aktiviert, woraus eine Erhöhung der Fettsäuren im Blut resultiert.
Anwendung
Glucagon wird zur Ruhigstellung des Darmes eingesetzt und wird in dieser Funktion auch als intravenös zu verabreichendes Medikament verwendet. Als Antidot bei Vergiftungen mit Betablockern und Calciumkanalblockern wird der Wirkstoff ebenfalls angewendet. Es wird auch beim Magenröntgen verwendet, um die Schleimhaut besser beurteilen zu können.[2]
Außerdem besitzen viele Typ-1-Diabetiker ein Notfall-Set mit Glucagon und einem Lösungsmittel, das bei einer schweren Hypoglykämie mit Bewusstlosigkeit nach Auflösung der Pulversubstanz von einem eingewiesenen Helfer subkutan oder intramuskulär gespritzt wird und über den oben beschriebenen Wirkungsmechanismus eine Erhöhung des Blutzuckerspiegels erreichen soll. Glucagon wird vom Hersteller Novo Nordisk unter dem Handelsnamen GlucaGen® vertrieben.
Für eine im Jahr 2010 durchgeführte Studie wurde eine Insulinpumpe entwickelt, die neben der Insulinampulle eine Glucagonampulle beinhaltete. Durch eine beständige Glucose-Messung in einem Closed-Loop-System (Blutglukosemessung und Dosisabgabe erfolgen automatisch) wurde bei Unterzuckerungsgefahr Glucagon über die Pumpe abgegeben. Dadurch traten weniger und kürzer andauernde Hypoglykämien auf.[3]
Glucagon-Test (C-Peptid)
Es gibt einen Glucagontest, der im medizinischen Alltag allerdings nur selten verwendet wird. Er dient der Prüfung der Stimulierbarkeit der β-Zellen des Pankreas (Funktionsreserve) zur Unterscheidung von Diabetes Typ I und Typ II.
Durchführung
- Blutentnahme zur Bestimmung von C-Peptid basal. Gabe von 1 mg Glucagon i.v.
- Blutentnahme 6 min. nach Glucagon zur Messung des stimulierten C-Peptid-Spiegels (β-Zell-Funktionsreserve).
Beurteilung
- Ein Anstieg des C-Peptids um mindestens 0,5 nmol/l und/oder auf mehr als 1,0 nmol/l deutet auf funktionsfähige β-Zellen.
- Blutglucose sollte immer mitbestimmt werden, um den Grad der Vorstimulation der β-Zellen zu erkennen.