Hormon mengoordinasikan aktivitas metabolisme di berbagai jaringan, memastikan bahwa pasokan energi memenuhi permintaan. Hormon metabolisme utama bekerja melalui reseptor spesifik dan jalur pensinyalan untuk mengatur aktivitas enzim, ekspresi gen, dan transpor substrat secara spesifik pada setiap jaringan.

Insulin

Insulin adalah hormon anabolik utama, disekresikan oleh sel beta pankreas sebagai respons terhadap peningkatan glukosa darah dan kadar asam amino, memainkan peran sentral dalam homeostasis glukosa. Insulin mendorong penyimpanan bahan bakar dengan merangsang penyerapan glukosa di otot dan jaringan adiposa, sintesis glikogen di hati dan otot, lipogenesis di jaringan adiposa dan hati, serta sintesis protein di otot. Insulin menghambat glikogenolisis, glukoneogenesis, dan lipolisis. Reseptor insulin adalah tirosin kinase reseptor yang mengaktifkan protein IRS, yang mengarah ke kaskade pensinyalan PI3K-AKT dan MAPK. AKT memfosforilasi faktor transkripsi FOXO, mengeluarkannya dari nukleus dan menekan ekspresi gen glukoneogenik, serta mendorong translokasi GLUT4 ke membran plasma.

Glukagon

Glukagon adalah hormon katabolik utama, disekresikan oleh sel alfa pankreas ketika glukosa darah turun. Glukagon bekerja terutama pada hati untuk merangsang glikogenolisis dan glukoneogenesis, meningkatkan glukosa darah. Glukagon juga mengaktifkan lipolisis di jaringan adiposa dan ketogenesis di hati selama puasa berkepanjangan. Reseptor glukagon adalah reseptor terikat protein G yang mengaktifkan adenilil siklase, meningkatkan cAMP dan mengaktifkan protein kinase A. PKA memfosforilasi dan mengaktifkan glikogen fosforilase sambil menghambat glikogen sintase, mengalihkan hati dari penyimpanan glukosa ke produksi glukosa.

Epinefrin dan Norepinefrin

Katekolamin yang dilepaskan dari medula adrenal dan ujung saraf simpatis memberikan respons metabolisme cepat terhadap stres, olahraga, dan hipoglikemia. Epinefrin bekerja melalui reseptor beta-adrenergik untuk meningkatkan cAMP, merangsang glikogenolisis di hati dan otot, memobilisasi asam lemak dari jaringan adiposa, serta meningkatkan denyut jantung dan laju metabolisme. Tidak seperti glukagon yang hanya bekerja pada hati, epinefrin memobilisasi glukosa dari glikogenolisis hati dan otot, dengan glukosa otot digunakan secara lokal daripada dilepaskan ke sirkulasi.

Kortisol

Kortisol adalah hormon glukokortikoid yang dilepaskan dari korteks adrenal sebagai respons terhadap stres dan glukosa darah rendah, diatur oleh sumbu hipotalamus-hipofisis-adrenal. Kortisol memberikan efek permisif dan langsung pada metabolisme. Kortisol merangsang glukoneogenesis di hati dengan menginduksi ekspresi enzim kunci seperti PEP karboksikinase dan glukosa-6-fosfatase. Kortisol mendorong katabolisme protein di otot, menyediakan asam amino untuk glukoneogenesis, dan merangsang lipolisis di jaringan adiposa. Kortisol juga memengaruhi kerja insulin, berkontribusi pada resistensi insulin ketika meningkat secara kronis. Efeknya berkembang lebih lambat daripada insulin dan glukagon karena melibatkan perubahan ekspresi gen.

Hormon Pertumbuhan

Hormon pertumbuhan disekresikan oleh hipofisis anterior dan memiliki efek metabolisme yang kompleks. Hormon ini merangsang sintesis protein dan pertumbuhan otot, tetapi selama puasa mendorong lipolisis dan pemanfaatan asam lemak sementara memengaruhi penyerapan glukosa yang dimediasi insulin. Hormon pertumbuhan merangsang hati untuk memproduksi faktor pertumbuhan mirip insulin 1, yang memediasi banyak efek promosi pertumbuhannya. Efek metabolisme hormon pertumbuhan dimediasi melalui pensinyalan JAK-STAT, dengan STAT5 mengatur transkripsi gen target.

Hormon Tiroid

Hormon tiroid, tiroksin dan triiodotironin, mengatur laju metabolisme basal dengan mengendalikan ekspresi gen yang terlibat dalam metabolisme energi. T3 meningkatkan konsumsi oksigen dan produksi panas di sebagian besar jaringan dengan menginduksi protein pencerai dan merangsang aktivitas Na+/K+-ATPase. Hormon tiroid juga mendorong metabolisme karbohidrat dan lipid, meningkatkan laju penyerapan glukosa, glikolisis, glukoneogenesis, dan lipolisis. Hipertiroidisme menyebabkan penurunan berat badan dan peningkatan laju metabolisme, sementara hipotiroidisme menyebabkan penambahan berat badan dan kelesuan.

Leptin dan Adipokin

Leptin disekresikan oleh jaringan adiposa sebanding dengan massa lemak dan memberi sinyal kecukupan energi ke hipotalamus. Leptin menekan nafsu makan dan meningkatkan pengeluaran energi melalui aktivasi jalur melanokortin. Leptin juga mengatur metabolisme perifer dengan meningkatkan sensitivitas insulin dan mendorong oksidasi asam lemak. Adiponektin, adipokin lain, meningkatkan sensitivitas insulin dan oksidasi asam lemak. Defisiensi atau resistensi leptin berkontribusi pada obesitas dan sindrom metabolik.