[생화학] 22.3 : 혈당의 조절기전 - 1

 

 

 

이제 세부적인 hormonal regulation 과정에 대해 알아보자.

 

 

 

우선 insulin의 작용에 대해서부터 자세히 알아보자.

 

 

 

 

 

위 그림에 insulin에 의한 liver의 regulation 결과가 나타나 있음. (물론 insulin은 brain, adipose, muscle에도 작용함) 보면 insulin이 GLUT2를 통한 glucose의 liver 내로의 transport를 촉진하게 됨. 그럴 시 liver 내 glucose의 양이 많아지게 되고 이 glucose가 그대로 brain 등의 기관으로 공급되기도 하며, glucose가 glycogen으로 합성되어 저장되기도 하고, glycolysis를 통해 acetyl-CoA가 되어서 TAG 합성에 기여하기도, energy 생산에 기여하기도 함. 그리고 이렇게 합성된 TAG는 VLDL을 통해 adipose tissue, muscle 등에 공급될 수 있음.

 

(참고로 이 regulation의 main stream은 아니지만, amino acid 또한 liver 내로 공급될 수 있음)

 

 

 

방금 언급했던 것처럼 insulin은 glucose의 uptake를 촉진하며, 그 결과 들어온 glucose가 G6P로 지속적으로 전환될 수 있음. 그리고 insulin은 glycogen synthase를 stimulate하는 반면 glycogen phosphorylase를 억제해서 glycogen synthesis를 촉진함. 그리고 insulin은 fatty acid synthesis도 촉진하게 됨. 그 밖에, fat에서는 insulin이 TAG assembly를 stimulate하게 됨.

 

 

 

 

insulin의 effect와 관련된 사항들이 위 표에 자세히 정리되어 있으므로 참고할 것.

 

 

 

 

 

위 그림은 pancreas의 구조를 보여주고 있음. 특히 pancreas 내에 존재하는 Islet of Langerhans 내에 α, β, δ cell이 있으며, 이들은 각각 glucagon, insulin, somatostatin을 분비함. (이 때 이들이 분비한 hormone은 사이사이에 끼어들어가 있는 blood vessel을 통해 온 몸으로 퍼져나가게 됨)

 

 

 

 

위 그림은 어떻게 blood 내 glucose 농도가 높을 때 \beta cell로부터 insulin 분비가 촉진되는지가 나타나 있음. 보면 glucose가 β  cell 막에 있는 GLUT2를 통해 cell 내로 들어온 뒤, glucose가 glucokinase에 의해 G6P가 되고, 이어서 쭉 분해되게 되면 결과적으로 ATP의 양이 많아지게 됨. 그러면 ATP-gated K+ channel을 ATP가 inhibition하게 되고, 그 결과 depolarization이 일어나게 됨. 그 결과 voltage-gated Ca2+ channel이 open되고, 내부로 들어온 Ca2+에 의해서 insulin이 포함된 vesicle의 release가 촉진되게 됨.

 

 

 

 

 

한편 위 그림에도 나타나 있는 것처럼 Glyburide, Glipizide 등의 sulfonylurea drug들은 ATP-gated K+ channel을 target하고(구체적으로는 위 그림 (a)에 나타나 있는 것과 같이 SUR(sulfonylurea receptor)에 결합해 channel을 막아버림) 그 결과 type II diabetes 치료 약물로 사용될 수 있음.

 

 

참고로 위 그림상에도 표현되어 있는 것처럼 K+ channel은 octamer로, 4개의 SUR1 subunit과 4개의 Kir6.2 subunit이 모여서 만들어짐. 이 중 SUR1에 Sulfonylurea drug이 작용하게 되는 것임.

 

 

구체적으로 sulfonyurea drug은 K+ channel을 artificial하게 닫아버리고 insulin secretion을 촉진하게 됨. 그렇기에 type II diabetes 환자에게 이 약물을 처리할 시 insulin resistance보다 더 높은 양의 insulin secretion이 이루어지게 되어서 증상이 완화될 수 있는 것임.

 

 

 

 

 

한편, 위 그림 오른쪽 상에서 red로 표시된 부분에 mutation이 일어난 경우에는 condition에 상관없이 계속 K+ channel이 open되어있으며, 그럴 시 neonatal diabetes가 발생하고, severe한 hyperglycemia가 발생함. 한편 위 그림 오른쪽 상에서 blue로 표시된 부분에 mutation이 일어난 경우에는 condition에 상관없이 계속 K+ channel이 close되어있으며 유아기에 hyperinsulinism이 관찰되며, hypoglycemia가 관찰됨.

 

 

 

다음 포스트에서는 glucagon에 의한 세부조절 기전에 대해 알아보자.