Il glucagone è un ormone che svolge un ruolo importante nella regolazione dei livelli di glucosio nel sangue nel corpo prodotto e rilasciato dalle cellule alfa delle isole del Langerhans nel pancreas. Agisce in opposizione all’insulina, un altro ormone prodotto dal pancreas che riduce i livelli di zucchero nel sangue svolgendo un ruolo importante nel mantenimento dell’omeostasi del glucosio e stimolando il fegato a convertire il glicogeno immagazzinato in glucosio.
Pertanto elevate concentrazioni di glucosio plasmatico stimolano la secrezione di insulina dalle cellule beta pancreatiche e inibiscono la secrezione di glucagone mentre basse concentrazioni di glucosio plasmatico portano alla sua formazione.
Di conseguenza, le normali concentrazioni plasmatiche di glucosio dipendono in gran parte dalla secrezione bilanciata di insulina e glucagone da parte delle cellule beta pancreatiche e delle cellule alfa, rispettivamente.
L’effetto iperglicemizzante del glucagone fu descritto da due ricercatori, Charles Kimball e John Murlin, nel 1923 presso l’Università di Rochester che scoprirono un fattore iperglicemizzante negli estratti pancreatici. Il nome di questo ormone, infatti, deriva da “Glucose Agonist”
In seguito, nel corso degli anni, ulteriori studi hanno approfondito la comprensione del ruolo e dei meccanismi d’azione del glucagone nel controllo della glicemia.
Negli anni ’50 fu purificato e cristallizzato presso Eli Lilly and Co., e poco dopo fu determinata la sequenza di amminoacidi presenti. Studi successivi hanno dimostrato che esso non solo agisce aumentando la produzione epatica di glucosio, ma influisce sull’omeostasi energetica complessiva in periodi di limitato apporto energetico stimolando il catabolismo lipidico e proteico, riducendo l’appetito e l’assunzione di cibo e aumentando il dispendio energetico.
Struttura del glucagone
Ha un peso molecolare di 3485 Da ed è un polipeptide a catena singola che non presenta ponti disolfuro ed è quindi flessibile. È costituito da 29 amminoacidi e la sua struttura primaria nel sistema umano è: 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.
La struttura secondaria a elica alfa del glucagone è importante per la sua funzione biologica. L’elica alfa consente al glucagone di interagire con specifici recettori cellulari, facilitando la sua attività nel promuovere la liberazione di glucosio dal fegato e la mobilizzazione dei depositi di glucosio nei tessuti.
Questa catena polipeptidica si ripiega per formare una alfa elica, stabilizzata da varie interazioni tra i componenti e, in particolare da legami a idrogeno tra i gruppi amminici e carbossilici degli amminoacidi lungo la catena polipeptidica.
La struttura tridimensionale della catena polipeptidica è determinata da altri legami più forti tra le catene laterali (gruppi -R) dei residui amminoacidici. La determinazione della struttura si basa su studi scientifici e tecniche di analisi, come la cristallografia a raggi X e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) che consentono di determinare la struttura delle molecole biologiche.
Effetti fisiologici del glucagone
Successivamente, quando i livelli di glucosio nel sangue iniziano a diminuire, il glucagone viene secreto e agisce sugli epatociti per attivare gli enzimi che depolimerizzano il glicogeno e rilasciano glucosio.
Inoltre attiva la gluconeogenesi epatica che è la via attraverso cui i substrati non esosi come gli amminoacidi sono convertiti in glucosio.
Il glucagone sembra anche avere un effetto minore nel migliorare la lipolisi dei trigliceridi nel tessuto adiposo, che potrebbe essere visto come un mezzo aggiuntivo per conservare il glucosio nel sangue fornendo carburante di acidi grassi alla maggior parte delle cellule