loader

Pagrindinis

Priežastys

Insulino funkcijos ir jo svarba žmogaus organizmui

Insulinas yra vienas svarbiausių viso kūno reguliuojančių hormonų. Kokios jos pagrindinės funkcijos ir kokia šios medžiagos trūkumo rizika? Kokias ligas sukelia insulino disbalansas?

Kasos fermentų tipai

Kasa sintezuoja daugybę įvairių rūšių biologiškai aktyvių medžiagų. Ji skiriasi nuo kitų žmogaus kūno sudedamųjų dalių tuo, kad tuo pačiu metu ji gali veikti endokrininę ir eksokrininę sekreciją. Pirmasis sekrecijos tipas būdingas hormonų išskyrimui tiesiai į kraują, antrojo tipo visos medžiagos išsiskiria į plonąją žarną.

Eksokrininis komponentas užima daugiau kaip 95% viso kasos tūrio. Iki 3% patenka į kasos saleles (dar vadinamas Langerhans salomis), kurios sintezuoja:

Insulinas

Tai hormonų baltymų pobūdis. Jis reguliuoja beveik visus gyvenimo lygius. Visų pirma, jo veiksmai yra skirti išlaikyti angliavandenių balansą. Taip yra dėl padidėjusio gliukozės transportavimo per ląstelės membraną. Pradedamas insulino receptorius ir specialus mechanizmas, reguliuojantis membraninio baltymo aktyvumo kiekį ir intensyvumą. Būtent šie komponentai perneša gliukozės molekules į ląstelę ir taip keičia jos koncentraciją.

Gliukozės perneša insuliną yra svarbiausia raumenų ir riebalų audiniuose, nes jie priklauso nuo insulino. Jie sudaro apie 75% kūno ląstelių masės ir atlieka tokias svarbias užduotis, kaip saugoti ir toliau išlaisvinti energiją, judėjimą, kvėpavimą ir kitus.

Gliukozės lygio reguliavimas

Insulino poveikis energijos ir mitybos komponentų medžiagų apykaitos procesams yra gana sudėtingas. Daugelio šio poveikio pasekmių įtaka priklauso nuo insulino gebėjimo paveikti tam tikrų fermentų aktyvumą. Insulinas yra vienintelis hormonas, reguliuojantis cukraus kiekį kraujyje. Tai yra jo pagrindinė funkcija. Tai gamina:

  • Aktyvuoti glikolizės procesą palaikančių fermentų (gliukozės molekulių oksidacija, siekiant pagaminti dvi molekules iš pirovi rūgšties);
  • Gliukogeniškumo slopinimas - gliukozės ir kitų komponentų gamyba kepenų ląstelėse;
  • Padidėjęs cukraus molekulių įsisavinimas;
  • Glikogeno gamybos stimuliavimas yra insulino hormonas, kuris pagreitina gliukozės molekulių polimerizaciją į glikogeną raumenų ir kepenų ląstelėse.

Insulino veikimas yra susijęs su baltymų receptoriumi. Tai sudėtinis integruoto tipo membraninis baltymas. Baltymai yra pagaminti iš subvienetų a ir b, kurie yra sudaryti polipeptido grandine. Insulinas jungiasi su dalelėmis a, kai jų derinys keičiasi. Tuo metu dalelė b aktyviai veikia tirozine kinazę. Po to visa reakcijų grandinė pradedama su įvairių fermentų aktyvacija.

Mokslininkai dar nevisiškai ištyrė insulino ir receptoriaus sąveikos procesą. Yra žinoma, kad diacylgliceroliai ir inozitolio trisfosfatas, aktyvuojantys proteinkinazę C, yra sintezuojami tarpiniu laikotarpiu. Šios medžiagos stimuliuoja citoplazminių pūslelių sujungimą su cukraus pernešimo baltymu membranoje į membraną. Dėl laisvų gliukozės nešiklių padidėjimo ląstelėse patenka daugiau ląstelių.

Kaip suprantama, gliukozės kiekio reguliavimas yra daugiapakopis ir techniškai sudėtingas procesas. Ją įtakoja suderintas viso organizmo darbas ir daugelis kitų veiksnių. Hormoninis reguliavimas yra vienas iš svarbiausių šioje dinaminėje pusiausvyroje. Paprastai cukraus kiekis turi būti nuo 2,6 iki 8,4 mmol / l kraujo. Augimo hormonai, gliukagonas ir adrenalinas taip pat dalyvauja palaikant šį lygį (be hipoglikeminių hormonų). Jie yra susiję su hiperglikeminiais hormonais.

Šios medžiagos stimuliuoja cukraus išleidimą iš ląstelių tiekimo. Streso hormonai ir adrenalinas, įskaitant slopina insulino išsiskyrimą į kraują. Tokiu būdu išlaikomas optimalus balansas.

Kitas insulino funkcijos

Be gliukozės reguliavimo, insulinas turi daug anabolinių ir anti-katabolinių savybių;

  • Aminorūgščių junginių virškinamumo stiprinimas ląstelėse (ypač valine ir leucine);
  • Katalizuojanti DNR replikaciją ir baltymų biosintezę;
  • Korinio judesio pagreitis jonams Mg, K, Ph;
  • Katalizuojant riebalų rūgščių gamybą ir jų esterinimą (riebalų ir kepenų audiniuose, insulino junginiai padeda gliukozei mobilizuoti į riebalus arba paversti trigliceridą).
  • Lipolizės intensyvumo sumažinimas - riebiųjų rūgščių molekulių kraujyje gavimo procesas;
  • Baltymų hidrolizės slopinimas - baltymų junginių dehidracija.

Anaboliniai poveikiai padeda pagreitinti tam tikrų ląstelių, audinių ar raumenų struktūrų kūrimą ir atnaujinimą. Jų dėka išlaikomas raumenų masės kiekis žmogaus kūne, kontroliuojamas energijos balansas. Antikatabolinis poveikis yra susijęs su baltymų skilimo ir kraujo užkrėtimo slopinimu. Tai taip pat veikia raumenų ir kūno riebalų augimą%.

Kas atsitiks su kūnu, jei nėra insulino

Pirma, trikdomas gliukozės transportas. Jei nėra insulino, nėra baltymų, turinčių cukraus, aktyvavimo. Dėl to gliukozės molekulės lieka kraujyje. Yra neigiamas dvišalis poveikis:

  1. Kraujo būklė Dėl pernelyg didelio cukraus kiekio jis pradeda sustorėti. Dėl to gali susidaryti kraujo krešuliai, jie blokuoja kraują, maistinės medžiagos ir deguonis nepatenka į visas kūno struktūras. Pradeda nevalgius ir paskui mirtis ląsteles ir audinius. Trombozė gali sukelti tokias rimtas ligas kaip varikoze (skirtingose ​​kūno dalyse), leukemiją ir kitas rimtas patologijas. Kai kuriais atvejais kraujo krešuliai gali sukelti tokį didelį slėgį indo viduje, kuris yra sugadintas.
  2. Keitimosi procesai ląstelėje. Gliukozė yra pagrindinis kūno energijos šaltinis. Jei to nepakanka, visi intracellular procesai pradeda sulėtinti. Taigi, ląstelė pradeda pablogėti, ne atnaujinama, neauga. Be to, gliukozė nustoja būti energijos atsargos, o energijos trūkumo atveju raumens audinys nebus sunaudotas kaip riebalai. Žmogus pradeda greitai prarasti svorį, tampa silpnas ir distrofiškas.

Antra, anabolizmo procesas bus sutrikdytas. Amino rūgštys organizme pradės susiformuoti dar blogiau, o dėl jų trūkumo nebus baltymų sintezės ir DNR replikacijos spindulių. Įvairių elementų jonai pateks į ląsteles nepakankamais kiekiais, dėl ko energijos apykaita tampa nuobodu. Ypač blogai tai turės įtakos raumens ląstelių būsenai. Riebalai kūne bus smarkiai suskaidyti, todėl žmogus taps svoriu.

Šie ląstelių lygio procesai beveik iš karto paveikia bendrą kūno būklę. Žmogui tampa sunkiau atlikti kasdienes užduotis, jis jaučia galvos skausmą ir galvos svaigimą, pykinimą ir gali prarasti sąmonę. Su dideliu svorio praradimu jis susiduria su gyvūnų badu.

Insulino stoka gali sukelti sunkią ligą.

Kokios ligos sukelia insulino disbalansą

Dažniausia su insulino sutrikimu susijusi liga yra diabetas. Jis skirstomas į du tipus:

  1. Nuo insulino priklausomas. Priežastis tampa kasos disfunkcija, ji gamina per mažai insulino arba visai neparodo. Kūne prasideda jau aprašyti procesai. Pacientams, sergantiems 1 tipo cukriniu diabetu, iš insulino įleidžiama iš išorės. Tai daroma naudojant specialius insulino turinčius vaistus. Jie gali būti insulino ar sintetiniai. Visi šie įrankiai pateikiami injekcinių tirpalų forma. Dažniausiai injekcijos dedamos į pilvą, pečių, pečių ar šlaunų priekinį paviršių.
  2. Nepriklausomai nuo insulino. Šio tipo diabetu būdingas tai, kad kasa sintezuoja pakankamai insulino, o audiniai yra atsparūs šiai medžiagai. Jie praranda jautrumą insulinui, dėl kurio pacientui pasireiškia lėtinė hiperglikemija. Esant tokiai situacijai, cukraus koncentracija reguliuojama mitybos kontrole. Sumažėja angliavandenių vartojimas ir atsižvelgiama į visų vartojamų maisto produktų glikemijos indeksą. Pacientui leidžiama vartoti maistą tik lėtiniais angliavandeniais.

Yra ir kitų patologijų, kuriomis diagnozuojamas natūralus insulino disbalansas:

  • Kepenų ligos (visų tipų hepatitas, cirozė ir kt.);
  • Cushingo sindromas (lėtinis hormonų perteklius, kurį sukelia antinksčių žievė);
  • Antsvorį (įskaitant įvairų nutukimo laipsnį);
  • Insulinoma (navikas, kuris netyčia išmeta papildomą insuliną kraujyje);
  • Myotonia (neuromuskulinė kompleksinė liga, kurioje atsiranda nevalingi judesiai ir raumenų spazmai);
  • Perteklinis augimo hormonas;
  • Atsparumas insulinui;
  • Sutrikus hipofizio funkcionavimui;
  • Navikai antinksčių srityje (sutrikusi adrenalino sintezė, reguliuojanti cukraus kiekį);
  • Kitos kasos ligos (navikai, pankreatitas, uždegiminiai procesai, paveldimos ligos ir kt.).

Fizinis ir psichinis išsekimas taip pat gali sukelti insulino koncentracijos pažeidimą. Tokie reiškiniai yra pateisinami tuo, kad šiomis sąlygomis organizmas išleidžia daug atsargų, norint atstatyti homeostazę. Ta pati priežastis gali būti pasyvus gyvenimo būdas, įvairios lėtinės ir infekcinės ligos. Išplitusiais atvejais, susijusiais su netinkamu insulino funkcionavimu, žmogus gali patirti insulino šoką arba Somoggia sindromą (lėtinis insulino perdozavimas).

Šių patologijų terapija siekiama stabilizuoti insulino lygį. Dažniausiai gydytojai skiria vaistus su gyvuliniu ar dirbtiniu insulinu. Jei patologinę būklę sukėlė per didelė cukraus patekimas į kūną, skiriama speciali dieta. Kai kuriais atvejais yra skiriamas hormonų terapija. Jei pacientui yra diagnozuotas fibroids, pacientas yra skirtas operacijai ir chemoterapijos kursui.

Išvada

Insulinas yra daugiafunkcinis peptidinis hormonas, kuris veikia tiek ląstelių, tiek apibendrintus procesus. Jo pagrindinė užduotis yra angliavandenių balanso reguliavimas. Jis taip pat kontroliuoja energijos ir medžiagų apykaitą įvairiose kūno struktūrose. Jo trūkumas yra kupinas visų šių procesų pažeidimu.

Insulino disbalansas gali sukelti diabetą ir daugybę kitų pavojingų patologijų. Kai kuriuos iš jų negalima gydyti ir likti su žmogumi visą gyvenimą. Kai kuriais atvejais sunkus šios medžiagos trūkumas ir perteklius gali būti mirtinas.

Insulino struktūra ir funkcija

1. Insulino biologinės funkcijos

Insulinas yra polipeptidinis hormonas, kuris atlieka pagrindinį vaidmenį integruojant kuro medžiagas. Bendroji insulino funkcijos ypatybė yra ta, kad raumenyse, kepenyse ir riebaliniame audinyje jis padidina anabolinį aktyvumą ir slopina katabolitinius procesus. Visų pirma, insulinas padidina glikogeno, riebiųjų rūgščių, baltymų sintezės greitį, taip pat stimuliuoja glikolizę. Svarbu skatinti gliukozės, daugelio kitų cukrų, taip pat amino rūgščių įsiskverbimą į raumenų ląsteles ir riebalinį audinį. Skatinant gliukozės patekimą į šias ląsteles, hormonas sumažina jo kiekį kraujyje (vadinamasis hipoglikeminis poveikis). Insulinas slopina katabolinius procesus, tokius kaip glikogeno ir neutralių riebalų suskaidymas [1]. Jis taip pat slopina glikoneogenezę, sumažinant pirumo karboksilazės ir fruktozės-1,6-bisfosfatazės fermento aktyvumo lygį. Parodyta, kad insulinas taip pat padidina piruvatdehidrogenazės, acetil-CoA karboksilazės ir glicerolio fosfato acetiltransferazės aktyvumą [2]. Insulino veiksmas įvairiais būdais yra priešingas adrenalino ir gliukagono veikimui [1]. Labiausiai stiprus neurotransmiteris, stimuliuojantis insulino sekreciją b-ląstelėmis, yra acetilcholinas, išsiskiriantis blauzdos nervo galuose. Sekrecijos inicijuoja acetilcholino privalomas ant paviršiaus arba karbamilholina ląstelių, turinčių muskarininių cholinerginių receptorių, yra susieti per G-baltymų prisirišimo prie fosfolipazės C, kartos fosfatidilinnozit-4,5-bis-fosfato innozit-1,4,5-trifosfato, mobilizuoja Ca2 + iš ląstelės viduje baseinų ir diacylglicerolio; pastarasis tarnauja kaip proteinkinazės C aktyvatoriaus Iš [3] taip pat nustatė, kad maisto stimulų po metabolinės konversijos netiesiogiai perduodami į B-ląstelių signalo, smarkiai didėjantis jautrumas Ca2 + sekretuojančia aparatų ir, matyt, susijusio su proteinkinazių aktyvavimo autoriai.

2. Kasos hormonai.

Anksčiau jau minėta, kad žmogaus organizme insulinas sintezuojamas Langerhanso kasos liekanų salelių b-ląstelėse. Iš tikrųjų, kasa yra sudaryta iš dviejų skirtingų organų, sujungtų į vieną morfologinę struktūrą. Kasos ląstelių kasa atlieka eksokrininę funkciją, sekretuojant į dvylikapirštės žarnos lumeną fermentus ir jonus, reikalingus virškinimo procesams. Endokrininę liauką sudaro 1 - 2 mln. Langerhans salelių, kurios sudaro 1 - 2% visos kasos masės. Kasos salelių aparatas išskiria bent keturis hormonus: insuliną, gliukagoną, somatostatiną ir kasos polipeptidą. Be to, kiekvieno tipo ląstelės yra atsakingos už tik vieno tipo hormono sintezę (žr. 1 lentelę).

Šie hormonai išsiskiria į kasos veną, kuri įteka į portalinę veną, kuri yra labai svarbi, nes kepenys yra pagrindinis insulino ir gliukagono tikslas. Pagrindinis šių dviejų hormonų vaidmuo yra susijęs su angliavandenių apykaitos reguliavimu, tačiau jie veikia daugelį kitų procesų. Somatostatinas pirmą kartą buvo nustatytas hipotalamyje kaip hormonas, slopinantis augimo hormono sekreciją. Tačiau kasoje jo koncentracija yra didesnė nei hipotalamyje. Šis hormonas taip pat yra susijęs su vietiniu insulino ir gliukagono sekrecijos reguliavimu. Kasos polipeptidas veikia virškinimo trakto sekreciją.

3. Istorija apie atradimą

1889 m. Meringas ir Minkovskis, pašalindami kasą, šunoje gavo eksperimentinį diabetą su glikozurija, acetonurija, hiperglikemija, didėjančiu silpnumu ir dramatišku išsekimu, todėl gyvūnas mirė. 1892 m. Minckowski, atsodindamas paties šunų kasą po oda, atidėjo diabeto vystymąsi, kurio požymiai greitai pasirodė po pasodinimo pašalinimo. LV Shabadas (1889) gavo silpną cukraus formą šunyse, kai dalinai pašalino kasą, po to kraunant gyvūną su cukrumi. Taip pat teiginys, kad glaudus ryšys tarp Langerhans salelių ir diabeto buvo išreikštas de Meyer 1909 m. Ir Sharpay-Schaffer 1917 m., Tačiau tik 1921 m. Toronte Banting and Best tai įrodė. Ekstrahuojamas parūgštinamas etanolio kasos audinių naujagimio veršelio, jie nustatė koeficientą ir patekti į gauta kompozicija depankreatizirovannoy (su distanciniu kasos) šuo su klinikinių požymių diabeto, pasiekti normalizuoti savo cukraus kiekį kraujyje. Šis veiksnys, turintis stiprų hipoglikeminį poveikį, vadinamas insulinu. Netrukus buvo nustatyta, kad galvijams ir kiaulėms kasos salelių sudėtyje esantis insulinas taip pat veikia žmonėms. 1922 m. Sausio mėn. Pirmą kartą insulinas buvo skirtas diabetu sergantiems pacientams gydyti. Galvijai ir kiaulių insuliną galima lengvai gauti dideliais kiekiais, o tai yra būtina sėkmingo biocheminio tyrimo sąlyga. Ji insulinas buvo pirmasis baltymas su įrodyta hormoninio aktyvumo, pirmasis baltymas, gautas kristalinės formos (Abel, 1926), pirmasis baltymas, kuris buvo nustatyta aminorūgščių seką (Sanger et al, 1955), pirmasis baltymas sintetinamas cheminius metodus (Du et al. Zahn; Katsoyanis, 1964). Insulinui pirmą kartą buvo parodyta, kad molekulė gali būti sintezuota kaip didesnis prekursorius (Steiner ir kt., 1967). Be to, insulinas buvo pirmas baltymas, gautas komerciniais tikslais naudojant rekombinantinės DNR technologiją. Tačiau, nepaisant visų šių įspūdingų "pirmenybės", insulino veikimo mechanizmas molekuliniame lygmenyje yra mažiau suprantamas nei daugumai hormonų.

4. Insulino biosintezė

Proinsulinas yra sintezuojamas kasos Langerhans salelių, esančių pirmtakone preproinsulinu (molekulinė masė 11500 Da), b-ląstelių neapdoroto endoplazminio retikulumo. Ledų seka, susidedanti iš 23 aminorūgščių liekanų, nukreipia pirmtako molekulę į Golgi aparatą ir yra suskaidyta ten. Dėl to susidaro proinsulino molekulė (molekulinė masė 9000 Da), pritaikanti konformaciją, reikalingą tinkamam disulfido tiltelių formavimui. Tada proinsulinas suskaidomas į insuliną, C-peptidą ir du dipeptidus (katijonų poras, pripažintas tripsino tipo fermentu) ir nusėda sekretorinėse granulėse. Be to, šių granulių turinys išsiskiria į kepenų veną. Paprastai b-ląstelės išsiskiria, be insulino, lygiaverčiu kiekiu C-peptido ir, remiantis paskelbtais duomenimis [2, 3], nuo 2 iki 3 procentų proinsulino ir jo darinių (proinsulino neužbaigtos proteolizės produktai). Prieš įvedant periferinę kraujotaką, insulinas ir C-peptidas patenka į kepenis, kur 50% insulino degraduoja, o C peptidas nėra veikiamas jokio poveikio.

5. Insulino struktūra ir kai kurios fizikocheminės savybės.

Insulino molekulė yra polipeptidas, susidedantis iš dviejų grandžių (1 pav.): A ir B; insulino grandinės yra kovalentiškai sujungtos dviem disulfido jungtimis A7-B7 ir A20-B19. Taip pat insulino molekulėje A-grandinėje yra dar disulfido jungtis: A6-A11 [4]. Visų trijų disulfidinių tiltų lokalizacija yra pastovi, o daugumos rūšių atstovų A ir B grandinės turi atitinkamai 21 ir 30 aminorūgščių likučių. Abiejose grandinėse daugelyje padėtyse yra aminorūgščių pakaitalų, kurie neturi įtakos hormono biologiniam aktyvumui, tačiau labiausiai paplitusios yra A grandinės 8, 9 ir 10 padėčių pakeitimai (žr. 2 lentelę). Iš to išplaukia, kad ši svetainė greičiausiai nėra svarbi insulino biologiniam aktyvumui.

Pav. 1. Disulfido jungčių išdėstymas insulino molekulėje.

Kita vertus, kai kurie molekulės regionai ir regionai yra labai konservuoti. Tai apima:

1. trys disulfido tilteliai;

2. hidrofobinės liekanos B grandinės C-galinėje dalyje;

3. A-grandinės C- ir N-galinės dalys. Šių sričių cheminių modifikacijų ir atskirų aminorūgščių likučių pakaitalų naudojimas padėjo nustatyti aktyviojo insulino centro struktūrą. Hidrofobinis regionas, esantis B grandinės C-galuose, taip pat dalyvauja insulino dimerizavime.

Cinkas, kurio koncentracija Langerhans salelių b-ląstelėse pasiekia didelę vertę, suformuoja kompleksus su insulinu ir proinsulinu. Visų stuburinių gyvūnų insulinai sudaro dimerius, kuriuose naudojami vandenilio ryšiai tarp dviejų monomerų liekanų B24 ir B26 peptido grupių, kurios didelėmis koncentracijomis, savo ruožtu, reorganizuojamos į heksamerius, kuriuose yra po du cinko atomus. Toks itin tvarkingos struktūros buvimas labai palengvino insulino kristalinės struktūros tyrimą. Esant fiziologinėms koncentracijoms, insulinas yra monomerinėje formoje.

Susilpnėjus disulfido jungtims ir jų vėlesniam oksidavimui, tretinė struktūra praktiškai nėra atkurta (labai mažas derlius) [1]. Taip yra dėl to, kad yra prohormosas - proinsulinas, kurio polipeptido grandinė apima 30-35 aminorūgščių seką, kuri nėra insulino. Tai yra privalomas peptidas (C-peptidas iš anglų jungimo - rišimosi); kuris yra tarp būsimojo insulino B grandinės karboksinio galo ir A grandinės N-galo. Kaip ir tikėtasi, proinsulinas po gryninimo redukuojančių agentų ir tolesnio reoksidacijos gali tinkamai formuoti disulfido jungtis. Uždarius disulfido tiltus, kurie stabilizuoja visą proinsulino molekulę, speciali tipo tipo proteinazė išskiria C-peptidą [5]. Šios bituazės veikimo taškus nustato du veiksniai - proinsulino erdvinė struktūra ir dviejų polipeptidų grandinės signalų buvimas - dvi porcijos katijoninių aminorūgščių, išdėstytos sekančia tvarka: B grandinė - Arg Arg-C-peptidas - Lys Arg-A grandinė

Apdorojant tripsinu panašų baltymą, toks pirmtakas atpažįsta aminorūgščių poras su katijoninėmis šoninėmis grupėmis, tokiomis kaip Arg-Arg ir Lys-Arg, ir sulaužo peptidinį ryšį tokių porų C-galuose. Dėl to C-peptidas bus suformuotas kartu su Lys-Arg sekvencija C-galuose ir susietas grandžių A ir B disulfido tilteliais. O B grandinės C-galuose bus du arginino liekanos, kurių skilimas yra paskutinė aktyvaus hormono formos gavimo stadija. Šis procesas atliekamas specializuotos metalo turinčios karboksipeptidazės (pavyzdžiui, karboksipeptidazės B) [5].

6. Biomedicininė insulino vertė.

Insulinas daugeliu atžvilgių gali būti peptidinių hormonų modeliu. Jis buvo pirmasis iš šios grupės hormonų, kuris buvo gautas išgryninta forma, kristalizuotas ir sintetintas chemiškai ir genetinės inžinerijos metodais. Biosintezės būdų tyrimas sukūrė propeptidų koncepciją. Tai dar svarbiau, nes insulinas yra itin svarbus kaip narkotikas, nes daugiau nei penki procentai išsivysčiusių šalių gyventojų kenčia nuo insulino nepriklausančio cukrinio diabeto (I tipo diabetas) ir apie tą patį žmonių skaičių turi polinkį į ligą.

Kaip jau buvo minėta, nuo insulino nepriklausomas cukrinis diabetas yra pagrįstas insulino trūkumu, susijusiu su jo nebuvimu (sutrikęs pirmtakų sintezėje arba po transliacijos modifikacijų) arba atsparumas jo poveikiui (pavyzdžiui, A tipo insulino atsparumas, pasireiškiantis genetiškai apibrėžtais insulino receptoriaus struktūros pokyčiais o tai lemia hormoninių ląstelių susirišimo pažeidimą). Kiekvienais metais padidėja pacientų, kuriems reikia reguliarių išorinio insulto injekcijų, skaičius. Šiuo požiūriu būtina gaminti šį hormoną pakankamu kiekiu. Kitas šios serijos straipsnis bus skirtas žmogaus insulino biotechnologinės gamybos metodams.

Straipsnio autorius: Voyushin K. E.

Insulinas yra jauniausias hormonas.

Struktūra

Insulinas yra baltymas, susidedantis iš dviejų peptidų grandinių A (21 aminorūgščių) ir B (30 aminorūgščių), susietų disulfido tilteliais. Iš viso subrendusiam žmogaus insulinui yra 51 amino rūgštis, kurio molekulinė masė yra 5,7 kDa.

Sintezė

Insulino yra sintetinamas beta ląstelių kasos į preproinsuliną forma, ne N-terminalo gale, kuri yra signalinė seka iš 23 amino rūgščių, tarnauja kaip visos molekulės laidininko į endoplazminiame retikuliaraus spindžio. Čia galutinė seka yra nedelsiant nutraukiama, o proinsulinas transportuojamas į Golgi aparatą. Šiame etape proinsulino molekulėje yra A grandinės, B grandinės ir C peptidas (jungiantis yra jungiantis). "Golgi" aparate proinsulinas supakuojamas sekretorinėse granulėse kartu su fermentais, reikalingais hormono "subrendimui". Kai granulės pereina prie plazmos membranos, susidaro disulfidiniai tilteliai, išpjautos C peptidų rišiklis (31 aminorūgštis) ir susidaro galutinė insulino molekulė. Gatavose granulėse insulinas yra kristalinės būklės heksamero formos, sudarytos dalyvaujant dviems Zn 2+ jonams.

Insulino sintezės schema

Sintezės ir sekrecijos reguliavimas

Insulino sekrecija vyksta nuolat, ir apie 50% iš β-ląstelių išskiriamo insulino jokiu būdu nesusiję su maisto vartojimu ar kitokiu poveikiu. Per dieną kasoje išsiskiria apie 1/5 visų insulino atsargų.

Pagrindinis insulino sekrecijos stimuliatorius yra gliukozės koncentracijos padidėjimas kraujyje virš 5,5 mmol / l, maksimali sekrecija pasiekia 17-28 mmol / l. Ypatinga šio stimuliavimo ypatybė yra dvifazis insulino sekrecijos padidėjimas:

  • Pirmasis etapas trunka 5-10 minučių, o hormonų koncentracija gali padidėti 10 kartų, po to jo kiekis sumažėja,
  • Antrasis etapas prasideda maždaug po 15 minučių nuo hiperglikemijos atsiradimo ir tęsiasi per visą jo laikotarpį, todėl hormono koncentracija padidėja 15-25 kartų.

Kuo ilgiau išlieka gliukozės koncentracija kraujyje, tuo didesnė β-ląstelių dalis yra susijusi su insulino sekrecija.

Insulino sintezės indukcija atsiranda nuo momento, kai gliukozė patenka į ląstelę į insulino mRNR vertimą. Tai reguliuoja padidėjęs insulino geno transkripcija, insulino mRNK stabilumo didėjimas ir insulino mRNR vertimo padidėjimas.

Insulino sekrecijos įjungimas

1. Gliukozės patekimas į β-ląsteles (per GluT-1 ir GluT-2) fosforilinamas heksokinazės IV (gliukokinaze, mažai afinitetas gliukozei),

2. Be to, gliukozė oksiduojama aerobiškai, o gliukozės oksidacijos greitis priklauso nuo jo kiekio,

3. Dėl to kaupiasi ATP, kurio kiekis taip pat tiesiogiai priklauso nuo gliukozės koncentracijos kraujyje,

4. ATP kaupimas stimuliuoja joninių K + kanalų uždarymą, dėl kurio susidaro membranos depolarizacija,

5. Membranos depolarizacija sukelia Ca 2+ kanalų, kuriuose gali priklausyti potencialas, atidarymą ir Ca 2+ jonų įplaukimą į ląstelę,

6. Gaunantys Ca 2+ jonai aktyvuoja fosfolipazę C ir suaktyvina kalcio-fosfolipidinio signalo perdavimo mechanizmą su DAG ir inozitolio trifosfatu (IF3),

7. IF atsiradimas3 cytosolyje atidaromi Ca 2+ kanalai endoplazminiu retikuliu, kuris pagreitina Ca 2+ jonų kaupimąsi citozolyje,

8. Staigus Ka 2+ jonų koncentracijos padidėjimas ląstelėje veda prie sekretorinių granulių perkėlimo į plazmos membraną, jų suliejimą su ja ir iš išorės susidariusių subrendusių insulino kristalų eksokitozę,

9. Kitas - kristalų skilimas, Zn 2+ jonų atskyrimas ir aktyvių insulino molekulių išleidimas į kraują.

Inksliuzinio sintezės reguliavimo schema, kurioje dalyvauja gliukozė

Apibūdintas pagrindinis mechanizmas gali būti koreguojamas vienoje ar kitoje kryptimi, veikiant daugeliui kitų veiksnių, tokių kaip amino rūgštys, riebalų rūgštys, virškinimo trakto hormonai ir kiti hormonai, nervų reguliavimas.

Iš amino rūgščių, lizinas ir argininas labiausiai veikia hormono sekreciją. Tačiau patys savaime jie beveik neleidžia sekrecijai, jų poveikis priklauso nuo hiperglikemijos buvimo, t. Y. amino rūgštys sustiprina gliukozės poveikį.

Laisvos riebiosios rūgštys taip pat yra veiksniai, kurie stimuliuoja insulino sekreciją, bet ir tik gliukozės buvimas. Kai hipoglikemija, jie turi priešingą poveikį, slopindami insulino geno išraišką.

Ji yra loginį teigiamą sekreciją jautrumą insulinui į skrandžio ir žarnyno trakto hormonų veiksmų - Inkretinai (enteroglyukagona ir skrandžio slopinančio polipeptido), cholecistokinino, sekretino, gastrino, skrandžio slopinančio polipeptido.

Padidėjęs insulino sekrecija, ilgai veikiant somatotropinį hormoną, AKTH ir gliukokortikoidus, estrogenus, progestinus, yra kliniškai svarbus ir tam tikru mastu pavojingas. Tai padidina β-ląstelių išeikvojimo riziką, insulino sintezės sumažėjimą ir nuo insulino priklausomo cukrinio diabeto atsiradimą. Tai galima pastebėti, kai naudojami šie hormonai terapijoje arba patologijos, susijusios su jų hiperfunkcija.

Kasos beta ląstelių nervų reguliavimas apima adrenerginį ir cholinerginį reguliavimą. Bet kokie įtempiai (emocinis ir / arba fizinis krūvis, hipoksija, hipotermija, sužalojimai, nudegimai) padidina simpatinės nervų sistemos aktyvumą ir slopina insulino sekreciją dėl α2-adrenoreceptoriai. Kita vertus, stimuliavimas β2-Adrenoreceptorius sukelia padidėjusį sekreciją.

Insulino sekreciją taip pat kontroliuoja n.vagus, kurį savo ruožtu kontroliuoja hipotalamas, kuris jautriai reaguoja į gliukozės koncentraciją kraujyje.

Tikslai

Visi audiniai, kuriuose yra receptorių, gali būti klasifikuojami kaip insulino tiksliniai organai. Insulino receptoriai randami beveik visose ląstelėse, išskyrus nervines ląsteles, bet skirtinguose kiekiuose. Nervų ląstelėse nėra insulino receptorių, nes ji paprasčiausiai neprasiskverbia į kraujodaros smegenų barjerą.

Insulino receptorius yra glikoproteinas, pagamintas iš dviejų dimerų, kurių kiekviena susideda iš α ir β subvienetų (αβ)2. Abu subvienetai yra koduojami tuo pačiu chromosomos 19 genu ir susidaro dėl dalinio proteolizės iš vieno pirmtako. Pusperiodis receptorių yra 7-12 valandų.

Kai insulinas prisijungia prie receptoriaus, receptoriaus konformacija pasikeičia, ir jie susieja vienas su kitu, formuojant mikroagregatus.

Su receptoriumi susirišęs insulinas inicijuoja fermentinį fosforilinimo reakcijų pakopą. Visų pirma, autofosforilinti tirozino likučiai paties paties receptoriaus ląstelių srityje. Tai aktyvina receptorių ir veda prie serino likučių fosforilinimo specialiu baltymu, vadinamu insulino receptoriaus substratu (SIR, arba dažniau IRS iš anglies insulino receptoriaus substrato). Yra keturi tokie IRS - IRS - 1, IRS - 2, IRS - 3, IRS - 4. Be to, insulino receptorių substratai apima Grb-1 ir Shc baltymus, kurie skiriasi nuo IRS aminorūgščių seka.

Du mechanizmai, skirti realizuoti insulino poveikį

Kiti įvykiai suskirstyti į dvi sritis:

1. Procesai, susiję su fosfinoizolit-3-kinazių aktyvavimu, - daugiausia kontroliuoja baltymų, angliavandenių ir lipidų metabolizmo metabolines reakcijas (greitas ir labai greitas insulino poveikis). Tai apima ir procesus, reguliuojančius gliukozės transporterių aktyvumą ir gliukozės absorbciją.

2. Reakcijos, susijusios su MAP kinazės fermentų aktyvumu - apskritai jie kontroliuoja chromatino aktyvumą (lėtas ir labai lėtas insulino poveikis).

Tačiau toks padalijimas yra sąlyginis, nes ląstelėje yra fermentų, kurie jautrūs abiejų kaskadinių takų aktyvavimui.

Reakcijos, susijusios su fosfatidilinozitolio-3-kinazės aktyvumu

Davus, IRS baltymų ir pagalbinių baltymų skaičius prisid ÷ ta prie membranos heterodimerinis fermento phosphoinositol-3-kinazės kuriame reguliavimo 85 psl (pavadinimas kilęs nuo MW 85 kDa baltymo) ir katalizatoriaus P110 subvieneto. Ši kinazė fosforilina membranos fosfatidilio inozitolio fosfatus trečioje pozicijoje fosfatidilinozitolio-3,4-difosfatu (PIP2) ir prieš fosfatidilinozitol-3,4,5-trifosfatą (PIP3) Manoma, kad tai pyragas3 gali veikti kaip membraninis inkaras kitiems elementams, kai veikia insulinas.

Fosfatidilinozitolio-3-kinazės poveikis fosfatidilinozitolio-4,5-difosfatui

Po to, kai formavimas iš šių yra fosfolipidų aktyvuoto proteino kinazės PDK1 (3-phosphoinositide priklauso nuo proteinkinazės-1), kuris kartu su DNR-baltymų kinazės (DNR-PK, angl. DNR-priklausomo baltymų kinazės, DNR-PK) du kartus per fosforilina baltymų kinazės B (taip pat dažnai vadinamas AKT1, angl. RAC-alpha serinas / treoninas-baltymo kinazė), kuris yra pritvirtintas prie membranos per PIP3.

Fosforilinimas aktyvina baltymo kinazę B (AKT1), palieka membraną ir juda į citoplazmą ir ląstelių branduolį, kur jis fosforilina daugybę tikslinių baltymų (daugiau nei 100 vienetų), kurie suteikia papildomą ląstelinį atsaką:

Fosfinozitolio-3-kinazės mechanizmas veikiant insuliną
  • visų pirma tai yra proteinkinazės B (AKT1) veiksmas, dėl kurio gliukozės pernešėjai GluT-4 patenka į ląstelės membraną ir gliukozės absorbcija miocitais ir adipocitais.
  • Pavyzdžiui, aktyvioji baltymo kinazė B (AKT1) fosforilina ir aktyvuoja fosfodiesterazę (PDE), kuri hidrolizuoja cAMP į AMP, todėl cAMP koncentracija tikslinėse ląstelėse mažėja. Kadangi su cAMP dalyvavimu aktyvuojama baltymo kinazė A, kuri dėl adipocitų insulino stimuliuoja TAG-lipazę ir glikogeno fosforilazę, slopinama lipolizė, o kepenyse - glikogenolizė yra sustabdyta.
Fosfodiesterazės aktyvacijos reakcijos
  • Kitas pavyzdys yra baltymo kinazės B (AKT) poveikis glikogeno sintetazės kinazei. Šios kinazės fosforilinimas ją inaktyvina. Dėl to jis negali veikti glikogeno sintazės, fosforilinti ir inaktyvuoti. Taigi, insulino poveikis sukelia glikogeno sintazės aktyvios formos ir glikogeno sintezės išsaugojimą.

Reakcijos, susijusios su MAP kinazės kelio aktyvavimu

Šio kelio pradžioje pradeda veikti kitas insulino receptorių substratas - Shc baltymas (Src (homologinis 2 domenas), transformuojantis baltymą 1), kuris jungiasi prie aktyvinto (autofosforilinto) insulino receptoriaus. Be to, Shc-baltymas sąveikauja su Grb-baltymu (augimo faktoriaus receptorių surišančiu baltymu) ir priverčia jį prisijungti prie receptoriaus.

Be to, membranoje nuolat yra baltymų Ras, kuris yra ramus ir susijęs su BVP. Greta Ras baltymų yra "pagalbinių" baltymų - GEF (angl. GTF exchange factor) ir SOS (septynių ligonių sūnus) ir baltymo GAP (eng GTPase aktyvinimo faktorius).

"Shc-Grb" baltymo komplekso formavimas aktyvuoja GEF-SOS-GAP grupę ir dėl to GTP pakeičiamas į Ras baltymą, dėl kurio jis aktyvuoja (Ras-GTP kompleksas) ir signalas perduodamas į Raf-1 baltymo kinazę.

Kai aktyvuoja baltymo kinazę Raf-1, ji pridedama prie plazminės membranos, fosforilina papildomas kinazijas iš tirozino, serino ir treonino liekanų ir kartu sąveikauja su insulino receptoriumi.

Be to, aktyvintas Raf-1 fosforilatas (aktyvuoja) MAPK-K, MAPK proteinazės (angl. Mitogen-activated protein kinase, taip pat vadinama MEK, angl. MAPK / ERK kinazė), kuri savo ruožtu fosforilina fermentą MAPK (MAP kinazę, arba ERK, eng. ekstraląstelinė signalo reguliuojama kinazė).

1. Įjungus MAP-kinazę, tiesiogiai arba per papildomas kinazes, fosforilina citoplazmo baltymus, keičia jų aktyvumą, pavyzdžiui:

  • fosfolipazės A2 aktyvacija veda prie arachidono rūgšties pašalinimo iš fosfolipidų, kuris po to paverčiamas eikozanoidais,
  • ribosominės kinazės aktyvacija sukelia baltymų perkėlimo procesą,
  • baltymų fosfatazių aktyvinimas sukelia daugelio fermentų dephosphorylation.

2. Labai didelio masto poveikis yra insulino signalo perkėlimas į branduolį. MAP kinazė savaime fosforilina ir taip aktyvuoja daugybę transkripcijos faktorių, užtikrinančių tam tikrų genų, svarbių skaidymui, diferencijavimui ir kitiems ląsteliniams atsakams, skaitymui.

MAP priklausantis būdas insulino poveikiui

Vienas iš baltymų, susijusių su šiuo mechanizmu, yra transkripcijos faktorius CREB (eng CAMP atsako elemento surišantis baltymas). Neaktyvioje būsenoje faktorius yra defosforilizuojamas ir neveikia transkripcijos. Veikiant signalų aktyvavimui, faktorius jungiasi su tam tikromis CRE-DNR sekomis (angl. CAMP atsako elementais), sustiprina arba silpnina informacijos, gautos iš DNR, rodymą ir jos įgyvendinimą. Be MAP kinazės būdo šis faktorius yra jautrus signalizavimo būdams, susijusiems su proteinkinazės A ir kalcio-kalmodulinu.

Insulino poveikio greitis

Biologinis insulino poveikis yra padalintas iš vystymosi greičio:

Labai greitas efektas (sekundės)

Šie poveikiai yra susiję su pasikeitimais transmembranų transporte:

1. Na + / K + -ATPazės aktyvinimas, dėl kurio Na + jonai išsiskiria ir K + jonai patenka į ląstelę, o tai lemia insulino jautrių ląstelių (išskyrus hepatocitus) membranų hiperpoliarizaciją.

2. Na + / H + šilumokaičio aktyvavimas daugelio ląstelių citoplazminėje membranoje ir išėjimas iš H + jonų ląstelių mainais už Na + jonus. Šis poveikis yra svarbus hipertenzijos patogenezei 2 tipo cukriniu diabetu.

3. Ca 2+ -ATPazių membranos slopinimas ląstelių citozėje sukelia Ca 2+ jonų delsimą.

4. Išeikite iš miokitų membranos ir adipocitų gliukozės transporterių GluT-4 ir padidinkite 20-50 kartų didesnį gliukozės kiekį į ląstelę.

Greitas poveikis (minutėmis)

Greitas poveikis yra metabolinių fermentų ir reguliuojamų baltymų fosforilinimo ir deforsofilinimo pokyčiai. Kaip rezultatas, veikla didėja.

  • glikogeno sintazė (glikogeno saugojimas),
  • gliukokinazę, fosfofruktokinazę ir piruvatkinazę (glikolizę),
  • piruvatdehidrogenaze (gauti acetil-SkoA),
  • HMG-Scoa reduktazė (cholesterolio sintezė),
  • acetil-Sko-karboksilazė (riebalų rūgščių sintezė),
  • gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės (pentozės fosfato kelias),
  • fosfodiesterazė (nutraukus hormonų mobilizavimo poveikį adrenalinui, gliukagonui ir kt.).

Lėtas efektas (nuo minutėmis iki valandų)

Mažas poveikis yra baltymų genų, kurie yra atsakingi už metabolizmą, augimą ir ląstelių susiskirstymą, transkripcijos greitis, pavyzdžiui:

1. Fermentų sintezės indukcija

  • gliukokinazę ir piruvatkinazę (glikolizę),
  • ATP-citrato liazė, acetil-SCA-karboksilazė, riebalų rūgščių sintazė, citozolinė malato dehidrogenazė (riebalų rūgščių sintezė),
  • gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės (pentozės fosfato kelias),

2. MRNR sintezės represijos, pavyzdžiui, PEP karboksikinazei (gliukoneogenezei).

3. Padidina S6 ribosominio baltymo fosforilinimą serume, kuris palaiko vertimo procesus.

Labai lėtas poveikis (nuo valandos iki dienos)

Labai lėtai veikia mitogenezė ir ląstelių reprodukcija. Pavyzdžiui, šie poveikiai apima

1. Somatomedino, priklausomo nuo augimo hormono, sintezės kepenys.

2. Padidinkite ląstelių augimą ir proliferaciją sinergizme su somatomedinu.

3. Ląstelių perėjimas iš G1 fazės į ląstelių ciklo S fazę.

Patologija

Hipofunkcija

Nuo insulino priklausomas ir nuo insulino nepriklausomas cukrinis diabetas. Norėdami diagnozuoti šias patologijas klinikoje, aktyviai naudokite streso tyrimus ir nustatykite insulino ir C-peptido koncentraciją.

Insulinas

Insulinas (iš Lat. Insula salos) yra peptidinis hormonas, kuris susidaro Langerhanso kasos liekanų salelių beta ląstelėse. Jis turi daugiapakopį poveikį medžiagų apykaitai beveik visuose audiniuose. Pagrindinis insulino poveikis yra gliukozės koncentracijos kraujyje mažėjimas. Tai pirmą kartą izoliuoti Kanados mokslininkai F. Bantingas ir Charlesas Geras (1921-22).

Insulino molekulę sudaro dvi polipeptidų grandinės, turinčios 51 aminorūgšties liekanas: A grandinę sudaro 21 aminorūgšties liekanos, B grandinę sudaro 30 aminorūgščių liekanų. Polipeptidų grandinės sujungiamos dviem disulfidiniais tiltais per cisteino liekanas, trečioji disulfido jungtis yra A grandinėje.

Pagrindinė insulino struktūra skirtingose ​​rūšyse šiek tiek skiriasi, taip pat svarbu reguliuoti angliavandenių apykaitą. Kiaulių insulinas yra arčiausiai žmogaus, kuris nuo jo skiriasi tik vienu aminorūgšties likučiu: alaninas yra 30 kiaulių insulino B grandinės vietoje ir treoninas yra žmogaus insulinas; Galvijų insulinas pasižymi trimis aminorūgščių likučiais.

Insulino biosintezė apima dviejų neaktyvių prekursorių, preproinsulino ir proinsulino susidarymą, kurie dėl nuoseklios proteolizės virsta aktyviuoju hormonu. Preproinsulino biosintezė prasideda formuojant signalinį peptidą su poliribosomomis, susijusiomis su ER. Signalo peptidas įsiskverbia į ER ertmę ir nukreipia augančios polipeptidų grandinės patekimą į ER ertmę. Pasibaigus preproinsulino sintezei, signalo peptidas, kurio sudėtyje yra 24 aminorūgščių liekanos, yra suskaidytas (11-24 pav.).

Proinsulinas (86 aminorūgščių likučių) patenka į Golgi aparatą, kur, veikiant specifinėms proteazėms, jis suskaido keliose vietose, kad sudarytų insuliną (51 aminorūgšties liekanas) ir C-peptidą, kurį sudaro 31 aminorūgšties liekana.

Insulinas ir C-peptidas ekvimoliniais kiekiais yra įtraukti į sekretorines granules. Granulėse insulinas derinamas su cinku, kad sudarytų dimeles ir heksamerius. Brandžios granulės saugi plazmos membrana, o insulinas ir C-peptidas eksokitozės metu išsiskiria į ekstraląstelinį skystį. Paskyrus į kraują, insulino oligomerai suskaido. T1 / 2 insulino kraujyje yra 3-10 minučių, C-peptidas - apie 30 minučių.

Biologinis vaidmuo - Insulinas dramatiškai padidina raumens ir riebalinių ląstelių sienelių gleivių gleivinės pralaidumą. Kadangi visi gliukozės įsisavinimo procesai vyksta viduje ląstelių, o insulinas skatina gliukozės pernešimą, tai užtikrina gliukozės panaudojimą organizme, glikogeno (atsarginių angliavandenių) sintezę ir jos kaupimąsi raumenų skaidulose. Padidėjęs gliukozės srautas į riebalinio audinio ląsteles, insulinas stimuliuoja riebalų susidarymą organizme. Be to, insulinas stimuliuoja baltymų sintezę ląstelėje, padidindamas aminorūgščių ląstelių sienelių pralaidumą.

Hiperglikemija - padidėjęs cukraus kiekis kraujyje.

Esant hiperglikemijai, gliukozės vartojimas padidėja tiek kepenyse, tiek periferiniuose audiniuose. Kai tik padidėja gliukozės kiekis, kasa pradeda gaminti insuliną.

Hipoglikemija yra patologinė būklė, kuriai būdingas periferinio kraujo gliukozės kiekio sumažėjimas žemiau normos (<3,3 ммоль/л при оценке по цельной капиллярной крови, <3,9 ммоль/л — по венозной плазме). Развивается вследствие передозировки сахароснижающих препаратов или избыточной секреции инсулина в организме. Тяжёлая гипогликемия может привести к развитию гипогликемической комы и вызвать гибель человека. Инсулинома — доброкачественная опухоль из бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающая избыточное количество инсулина. Клиническая картина характеризуется эпизодически возникающими гипогликемическими состояниями.

Insekano biosintezės schema Langerhanso salelių β-ląstelėse. ER - endoplazminis retikulumas. 1 - signalinio peptido formavimas; 2 - preproinsulino sintezė; 3 - signalinio peptido skilimas; 4 - proinsulino pervežimas į Golgi aparatą; 5 - proinsulino konversija į insuliną ir C-peptidą ir insulino ir C-peptido įtraukimas į sekretorines granules; 6 - insulino ir C-peptido sekrecija.

Žmogaus insulino struktūra. A. Pirminė insulino struktūra. B. Insulino (monomero) tretinio struktūros modelis: 1 - A grandinė; 2 - B grandinė; 3 - receptorių prisijungimo vieta

Gliukagonas yra Langerhanso kasos liekanų alfa ląstelių hormonas. Pagal cheminę struktūrą gliukagonas yra peptidinis hormonas.

Gliukagono molekulę sudaro 29 aminorūgštys, molekulinė masė 3485 daltonų. Glukagoną 1923 m. Atrado Kimbellas ir Merlinas.

Pagrindinė gliukagono sintezės vieta yra kasos izoliuotojo aparato α-ląstelės. Tačiau gana didelius šio hormono kiekius taip pat galima gaminti kitur virškinimo trakte.

Gliukagonas yra sintezuojamas dideliu pirmtaku, proglukagonu (mol. Svoris yra apie 9000). Taip pat buvo rasti didesni molekuliai, tačiau neaišku, ar jie yra gliukagono ar glaudžiai susijusių peptidų pirmtakai. Tik 30-40% imunoreaktyvaus "gliukagono" plazmoje sudaro kasos gliukagoną. Likusi dalis yra didesnės molekulės, neturinčios biologinio aktyvumo.

Plazmoje gliukagonas yra laisvoje formoje. Kadangi jis nesijungia su transporto baltymu, gliukagono pusinės eliminacijos laikas trumpas (apie 5 minutes).

Šis hormonas inaktyvuojamas kepenyse veikiant fermentui, kuris, suskaidžius ryšį tarp Ser-2 ir Gln-3, pašalina dvi N-galo amino rūgštis. Kepenys yra pirmasis barjeras sekretuojančio gliukagono kelyje, ir kadangi jis greitai inaktyvina šį hormoną, jo kiekis poros venų kraujyje yra daug didesnis nei periferiniame kraujyje.

Gliukagonas beveik neveikia skeleto raumens glikogeno, matyt, dėl to, kad jose beveik nėra gliukagono receptorių. Gliukagonas sukelia insulino sekrecijos padidėjimą iš sveikų kasos ląstelių ląstelių ir slopina insulino aktyvumą. Tai, matyt, yra vienas iš fiziologinių gliukagono hiperglikemijos sukeltų priešakinių mechanizmų.

Gliukagonas turi stiprų inotropinį ir chronotropinį poveikį miokardui dėl padidėjusio cAMP susidarymo (tai reiškia, kad šis poveikis panašus į β-adrenoreceptorių agonistų poveikį, tačiau šio efekto įgyvendinime nenaudojant β-adrenerginių sistemų). Rezultatas - padidėjęs kraujospūdis, širdies ritmo ir stiprumo padidėjimas.

Didelėse koncentracijose gliukagonas sukelia stiprų antispazminį poveikį, vidinių organų lygiųjų raumenų, ypač žarnų, atsipalaidavimą, o ne mediana adenilato ciklazės.

"Glucagon" dalyvauja įgyvendinant reakcijos "įveikimo ar paleidimo" procesą, padidindama skeleto raumenų energijos substratų (ypač gliukozės, laisvųjų riebalų rūgščių, keto rūgščių) prieinamumą ir didinant kraujo tiekimą skeleto raumenims, stiprinant širdies darbą. Be to, gliukagonas padidina katecholaminų sekreciją per antinksčių medulą ir padidina audinių jautrumą katecholaminams.

Gliukagonas yra kasos hormonas. Jo veiksmai yra priešinga insulinui. Dėl cukrinio diabeto abipusio insulino ir gliukagono veikimas pasireiškia tuo, kad insulino gamybos nepakankamumas kartu su gliukagono gamyba. Tai padidėjęs kraujo hormono gliukagono kiekis, dėl kurio padidėja gliukozės koncentracija (hiperglikemija). Gliukagono veikimo mechanizmas aiškiai matomas gydant nuo insulino nepriklausomą cukrinį diabetą (t. Y. Insulino trūkumą). Esant insulino nepakankamumui, kasoje išsivysto hiperglikemija (padidėjęs cukraus kiekis kraujyje) ir metabolinė acidozė (padidėjęs organizmo rūgštingumas), kurį galima išvengti sumažinant gliukagono kiekį kraujyje. Norėdami tai padaryti, paskirkite somatostatiną (kasos hormoną), kuris slopina gliukagono gamybą ir išleidimą į kraują. Po to, net visiškai nesant insulino, cukraus kiekis kraujyje nėra daug didesnis už įprastą.

Labai padidėjęs hormono gliukagono kiekis kraujyje yra gliukagonomos (antinksčių navikų) požymis. Su gliukagonomu, perteklinis gliukagonas prisideda prie cukraus kiekio kraujyje padidėjimo ir cukrinio diabeto vystymosi.

Pagrindinis struktūra gliukagono molekulės taip: 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

Žmogaus insulino anatomija - informacija:

Insulinas -

Insulinas (iš lotynų. Insula - sala) yra peptidinis hormonas, kuris susidaro Langerhanso kasos liekanų salelių beta ląstelėse. Jis turi daugiapakopį poveikį medžiagų apykaitai beveik visuose audiniuose. Pagrindinis insulino poveikis yra gliukozės koncentracijos kraujyje mažėjimas.

Insulinas padidina plazmos pralaidumą gliukozei, aktyvina pagrindinius glikolizės fermentus, stimuliuoja glikogeno susidarymą kepenyse ir raumenyse nuo gliukozės, stiprina riebalų ir baltymų sintezę. Be to, insulinas slopina fermentų, kurie skaido glikogeną ir riebalus, veiklą. Tai reiškia, kad be anabolinio poveikio insulinas taip pat turi antikatabolinį poveikį. Inkstų sekrecijos sutrikimas dėl beta ląstelių sunaikinimo - absoliutus insulino trūkumas - yra pagrindinis I tipo cukrinio diabeto pato genezės elementas. Insulino poveikio audiniui pažeidimas - santykinis insulino trūkumas - turi svarbią vietą 2 tipo diabeto vystyme.

Insulino struktūra

Insulino molekulę sudaro dvi polipeptidų grandinės, turinčios 51 aminorūgšties liekanas: A grandinę sudaro 21 aminorūgšties liekanos, B grandinę sudaro 30 aminorūgščių liekanų. Polipeptidų grandinės sujungiamos dviem disulfidiniais tiltais per cisteino liekanas, trečioji disulfido jungtis yra A grandinėje. Pagrindinė insulino struktūra skirtingose ​​rūšyse šiek tiek skiriasi, taip pat svarbu reguliuoti angliavandenių apykaitą. Kiaulių insulinas yra arčiausiai žmogaus, kuris nuo jo skiriasi tik vienu aminorūgšties likučiu: alaninas yra 30 kiaulių insulino B grandinės vietoje ir treoninas yra žmogaus insulinas; Galvijų insulinas pasižymi trimis aminorūgščių likučiais.

Inksto atradimas ir tyrimas

1869 m. Berlyne 22 metų medicinos studentas Paulas Langergans tyrinėjo kasos struktūrą nauja mikroskopu, atkreipė dėmesį į anksčiau nežinomas ląsteles, kurios sudarė grupes, kurios buvo vienodai paskirstytos visoje liaukoje. Šių "mažų ląstelių polių", vėliau vadinamų "Langerhanso salomis", tikslas nebuvo aiškus, tačiau vėliau Eduadas Lagusas parodė, kad jose buvo suformuota paslaptis, kuri atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant virškinimą.

1889 m. Vokiečių fiziologas Oskaras Minkowskis parodė, kad virškinimo trakto pūslelinė vertė yra sumontuota, sukūrė eksperimentą, pagal kurį jis pašalino liauką sveiku šuo. Praėjus kelioms dienoms po eksperimento pradžios asistentas Minkowski, kuris stebėjo laboratorinius gyvūnus, atkreipė dėmesį į daugybę muselių, kurie sklido per eksperimentinį šunį. Ištyrus šlapimą, jis nustatė, kad šuo išskiria cukrų šlapime. Tai buvo pirmasis pastebėjimas, leidžiantis kasą dirbti ir cukrinis diabetas.

1901 m. Buvo priimtas kitas svarbus žingsnis, Eugene Opie aiškiai parodė, kad "cukrinis diabetas... sukelia kasos salelių sunaikinimą ir atsiranda tik tada, kai šie kūnai yra iš dalies arba visiškai sunaikinti". Žinoma, buvo ryšys tarp diabeto ir kasos anksčiau, tačiau prieš tai nebuvo aišku, ar cukrinis diabetas yra susijęs su salelėmis. Per ateinančius du dešimtmečius buvo bandoma izoliuoti salelių paslaptį kaip galimą priemonę.

1906 m. Georg Ludwig Zuelzer pasiekė tam tikrą sėkmę, sumažindamas gliukozės koncentraciją kraujyje eksperimentiniais šunimis su kasos ekstraktu, bet negalėjo tęsti savo darbo. E.L. Skotas nuo 1911 iki 1912 m. Čikagos universitete naudojo vandeninį kasos ekstraktą ir pažymėjo "tam tikrą glikozurijų kiekio sumažėjimą", tačiau jis negalėjo įtikinti savo lyderio apie savo mokslinių tyrimų svarbą ir netrukus šie eksperimentai buvo nutraukti. Tas pats poveikis buvo įrodytas Izraelyje Kleinerio 1919 m. Rokfelerio universitete, tačiau jo darbą nutraukė Pirmojo pasaulinio karo pradžia, ir jis negalėjo to užbaigti. Panašus darbas po eksperimentų Prancūzijoje 1921 m. Buvo paskelbtas Rumunijos medicinos mokyklos fiziologijos profesorės Nikola Paulesco profesoriaus, o daugelis, įskaitant Rumuniją, mano, kad jis yra insulino atradėjas. Tačiau praktinė insulino izoliacija priklauso Toronto universiteto mokslininkų grupei.

1920 m. Spalį Frederikas Bantingas Minkowskio darbuose skaitė, kad jei šunys užkirs kelią iš pankrejų virškinamąjį sultą, liaukų ląstelės greitai mirs ir salelės išliks gyvi, o diabetu gyvūnams nepasireikš. Šis įdomus faktas paskatino jį galvoti apie nežinomo faktoriaus išleidimo iš liaukos galimybę, dėl to sumažėjo cukraus kiekis kraujyje. Iš jo pastabų: "tvarsčius kasos kanalą šuniui. Palikite šunį, kol Acini žlugs ir liktų tik salos. Pabandykite išskirti vidinę paslaptį ir veikti glikozurija... "Toronte Bantingas susitiko su J. Macleodu ir išdėstė jam jo mintis, tikėdamasis pasinaudoti jo parama ir gauti reikalingą įrangą. Iš pradžių Bantingo idėja profesoriumi atrodė absurdiška ir net juokinga. Tačiau jaunam mokslininkui vis tiek pavyko įtikinti "MacLeod" remti projektą.

1921 m. Vasarą Bantingas suteikė universitetinę laboratoriją ir asistentą, 22 metų Charlesą Best, taip pat jam suteikė 10 šunų. Jų metodas sudarė tai, kad aplink Šalinimo latakų, kasos buvo sugriežtintos Lyga, užkirsti kelią vėžio kasos sulčių išsiskyrimą, o po kelių savaičių, kai Egzokrininis ląstelės žuvo dar buvo gyvas tūkstantis salų, iš kurių jie galėjo nustatyti baltymą, kuris žymiai sumažino cukraus lygį šunų kraujyje su nuotoliniu kasa. Iš pradžių jis vadinamas "Ailetin". MacLeodas, grįžęs iš Europos, įvertino, kaip svarbu atlikti visus jo pavaldiniams atliktus darbus, tačiau, norėdamas visiškai pasitikėti metodo veiksmingumu, profesorius reikalavo, kad su juo vėl būtų atliktas eksperimentas. Po kelių savaičių buvo aišku, kad antras bandymas taip pat buvo sėkmingas. Tačiau "aletinos" izoliavimas ir valymas iš šunų kasos buvo labai daug laiko ir ilgas darbas. "Banting" nusprendė bandyti naudoti kaip šaltinį veršelių kasos, kuriuose virškinimo fermentai dar nėra pagaminti, tačiau sintezuojamas pakankamas insulino kiekis. Tai labai palengvino darbą.

Išsprendus problemą su insulino šaltiniu, dar viena svarbi užduotis - baltymų valymas. Norėdami išspręsti šią problemą 1921 m. Gruodžio mėn., MacLeod pritraukė puikų biochemiką Jamesą Collipą, kuris galų gale sugebėjo sukurti veiksmingą insulino gryninimo būdą. Ir 1922 m. Sausio 11 d., Po daugelio sėkmingų bandymų su šunimis, 14 metų diabeto sergančiam Leonardui Thompsonui buvo suteikta pirmoji insulino injekcija istorijoje. Tačiau pirmoji insulino patirtis buvo nesėkminga. Ekstraktas nebuvo pakankamai išgrynintas, o tai sukėlė alergijas, todėl insulino injekcijos buvo suspenduotos. Per kitas 12 dienų "Collip" intensyviai dirbo laboratorijoje, siekdama tobulinti ekstraktą. Ir sausio 23 d. Leonardui buvo paskirta antroji insulino dozė. Šį kartą sėkmė buvo baigta, ne tik nebuvo jokių akivaizdžių šalutinių poveikių, bet ir pacientas sustojo progresuojantis diabetas. Tačiau vėliau "Banting and Best" su "Collip" netinkamai dirbo ir greitai sugriovė su juo. Tai užtruko daug gryno insulino. Ir prieš rastų veiksmingą insulino gamybos būdą, daug nuveikta. Svarbų vaidmenį atliko Bantingo pažintis su Eli Lilly, būsimos didžiausios farmakologinės kompanijos įkūrėja. Dėl šio revoliucinio atradimo MacLeodas ir Bantingas 1923 m. Buvo apdovanoti Nobelio premija fiziologijos ir medicinos srityje. Bantingas iš pradžių buvo labai pasipiktinęs, kad jo padėjėjas Best nebuvo pristatytas apdovanojimui kartu su juo ir iš pradžių net grubiai atsisakė pinigų, bet tada vis tiek sutiko priimti prizą ir iškilmingai pasidalijo savo dalimi su "Best". MacLeod taip pat prisijungė, dalijamasi savo premija su "Collip". Insulinui skirtas patentas buvo parduotas Toronto universitetui už vieną dolerį, o greičiau pradėta gaminti insulino pramoniniu mastu.

Vertinant tikslios insulino molekulės (vadinamosios pirminės struktūros) aminorūgščių sekos nustatymą priklauso britų molekulių biologas Frederikas Sangeris. Insulinas buvo pirmasis baltymas, kurio pagrindinė struktūra buvo visiškai apibrėžta. Už savo darbą 1958 m. Jis buvo apdovanotas Nobelio premija chemijos srityje. Beveik po 40 metų Dorothy Crowfoot Hodgkin, naudodamas rentgeno difrakcijos metodą, nustatė insulino molekulės erdvinę struktūrą. Jos darbui taip pat skiriama Nobelio premija.

Insulino susidarymas ir sekrecija Pagrindinis insulino sintezės ir sekrecijos stimulas yra gliukozės koncentracijos kraujyje padidėjimas.

Insulino sintezė ląstelėje Insulino sintezė ir išleidimas yra sudėtingas procesas, apimantis kelis etapus. Iš pradžių susidaro neaktyvus hormono pirmtakas, kuris po daugelio cheminių transformacijų vykstant brendimui virsta aktyvia forma. Genus, koduojantį pirminę insulino pirmtako struktūrą, lokalizuota trumpa chromosomos 11 dalis. Rūgštingos endoplazminės retikulumo ribosomose sintezuojamas pirmtakų peptidas - vadinamasis. preproinsulinas. Tai polipeptidų grandinė, pagaminta iš 110 aminorūgščių liekanų, ir apima šiuos nuosekliai: L-peptidą, B-peptidą, C-peptidą ir A-peptidą. Beveik iš karto po EPR sintezės signalas (L) peptidas atskiriamas nuo šios molekulės - 24 aminorūgščių seka, kurios yra būtinos sintetinei molekulei praeiti per hidrofobinę lipidinę membraną EPR. Susiformuoja proinsulinas, kuris yra transportuojamas į Golgio kompleksą, vėliau talpyklose, kuriuose vyksta vadinamasis insulino brendimas. Brandinimas yra ilgiausia insulino susidarymo stadija. Brandinant, iš proinsulino molekulės, naudojant specifinius endopeptidazus, išpjauna C-peptidą, 31 aminorūgščių fragmentą, jungiančią B grandinę ir A grandinę. Tai reiškia, kad proinsulino molekulė yra padalyta į insuliną ir biologiškai inertišką peptidų liekaną. Sekretorinėse granulėse insulinas derinamas su cinko jonais, kad būtų sudarytos kristalinės heksamero užpildai.

Insulino sekrecija Langerhans salelių beta ląstelės jautriai reaguoja į gliukozės kiekio kraujyje pokyčius; jų atsigavimas po insulino reaguojant į gliukozės koncentracijos padidėjimą yra pasiekiamas tokiu būdu:

  • Gliukozė laisvai transportuojama beta ląstelėse specialiu baltymų transporteriu GluT 2
  • Ląstelėje gliukozė patiria glikolizę ir toliau oksiduojama kvėpavimo ciklą, kad sudarytų ATP; ATP sintezės intensyvumas priklauso nuo gliukozės kiekio kraujyje.
  • ATP reguliuoja jonų kalio kanalų uždarymą, dėl kurio susidaro membranos depolarizacija.
  • Depolarizacija sukelia potencialiai priklausomų kalcio kanalų atidarymą, dėl to kalcio srautas patenka į ląstelę.
  • Padidėjo kalcio kiekis ląstelės aktyvuoja fosfolipazės C, kuris skaldo vienas iš membraninių fosfolipidų - fosfatidilinozitol-4,5-biphosphate - į inozitolio-1,4,5-trifosfato ir diatsilglitserat.
  • Inozitolio trifosfatas prisijungia prie EPR receptorių baltymų. Tai veda prie sujungto intracelulinio kalcio išsiskyrimo ir jo koncentracijos didėjimo.
  • Žymus kalcio jonų koncentracijos padidėjimas ląstelėje veda prie iš anksto sintezuoto insulino, saugomo sekretorinėse granulėse, išleidimo. Be insulino ir C peptido, brandintose sekretorinėse granulėse yra cinko jonų ir nedidelio kiekio proinsulino ir tarpinių formų. Insulinas išsiskiria iš ląstelės eksokitozės būdu - subrendusi sekretorinė granulė artėja prie plazminės membranos ir su ja susikaupia, o granulių turinys išspaudžiamas iš ląstelės. Terpės fizikinių savybių pokyčiai lemia cinko pašalinimą ir kristalinio neaktyvumo insulino suskaidymą į atskiras molekules, kurios turi biologinį aktyvumą.

Išsilavinimo ir insulino sekrecijos reguliavimas

Pagrindinis insulino išskyrimo stimuliatorius yra gliukozės kiekio kraujyje padidėjimas. Be to, valgio metu, o ne tik gliukozei ar angliavandeniams, insulinas ir jo sekrecija formuojasi. Insulino sekrecijos sustiprinti amino rūgščių, ypač leucinas ir arginino, kai hormonai gastroenteropankreaticheskoy sistemą: cholecistokinino, ir GIP, GLP-1, taip pat kaip hormonai, pavyzdžiui, gliukagono, AKTH, augimo hormono, estrogenų ir kiti, sulfonilkarbamidų.. Be to, insulino sekrecija padidina kalio ar kalcio kiekį kraujyje, laisvųjų riebalų rūgščių kiekį kraujyje. Somatostatino įtaka mažėja insulino sekrecija. Beta ląstelės taip pat priklauso nuo autonominės nervų sistemos.

  • Parasimpatinė dalis (cholinerginės endo nervo dalies galūnės) stimuliuoja insulino sekreciją
  • Simpatinė dalis (α2 adrenoreceptorių aktyvacija) slopina insulino sekreciją. Be to, insulino sintezę pakartotinai skatina gliukozės ir cholinerginiai nerviniai signalai.

Veiksmas insulinui

Bet kokiu atveju, insulinas veikia visus metabolizmo būdus visame kūne. Vis dėlto, pirma, insulino veiksmas susijęs su angliavandenių pasikeitimu. Pagrindinis insulino poveikis angliavandenių metabolizmui yra susijęs su padidėjusiu gliukozės transportavimu per ląstelių membranas. Insulino receptoriaus aktyvinimas sukelia intracelulinį mechanizmą, kuris tiesiogiai veikia gliukozės srautą į ląstelę, reguliuojant membraninių baltymų, kurie perneša gliukozę į ląstelę, kiekį ir funkcionavimą. Didžiausią įtaką gliukozės transportavimas dviejų tipų audiniuose priklauso nuo insulino: raumenų audinio (miocito) ir riebalinio audinio (adipocitų) - tai yra vadinamasis. nuo insulino priklausomi audiniai. Kartu su beveik 2/3 visos žmogaus kūno ląstelių masės, organizme atliekamos tokios svarbios funkcijos kaip judėjimas, kvėpavimas, kraujo apytaka ir kt., Ir iš maisto kaupiasi energija.

Mechanizmas veikimo insulino

Kaip ir kiti hormonai, insulinas veikia per receptorių baltymą. Insulino receptorius yra kompleksinis integruotas ląstelės membranos baltymas, pagamintas iš 2 subvienetų (a ir b), kurių kiekvieną sudaro dvi polipeptidų grandinės. Aukštas specifiškumo insulinas rišasi ir yra pripažinta receptoriaus a-subvienetu, kuris, pridėjus hormoną, keičia jo konformaciją. Tai sukelia tirozinkinazės aktyvumo atsiradimą b subvienetui, kuris sukelia išsamią reakcijų grandinę fermentų aktyvacijai, kuri prasideda receptorių savaiminio fosforilinimo būdu.

Visas kompleksas biocheminių poveikis insulino receptoriaus sąveikos iki pabaigos yra ne visiškai aišku, bet yra žinoma, kad tarpinio etapo metu antrinę tarpininkų formavimas: diacilglicerolio ir inozitolio trifosfato, viena iš pasekmių, kurios yra fermento aktyvavimo - baltymų kinazės C, su fosforilinančių (ir aktyvuojančių) poveikis, kuris dėl fermentų ir susijusių pokyčių intracellular metabolism. Amplifikacijos gliukozės patekimo į ląstelę, susietą su aktyvuojančiu poveikio insulino tarpininkų dėl įtraukimo į citoplazminių ląstelės membranos pūslelių, kurių sudėtyje yra gliukozės pernešantį baltymą GLut 4. insulino receptoriaus-sudėtingą išsidėstymą po to, kai panardintas į citozolyje, o vėliau suskyla lizosomų. Be to, tik insulino likutis pasižymi skilimu, o išleistas receptorius grąžinamas į membraną ir vėl įdėtas į jį.

Fiziologinis insulino poveikis Insulinas turi sudėtingą ir daugialypį poveikį metabolizmui ir energijai. Daugelis insulino poveikio yra realizuojami dėl jo gebėjimo veikti daugelio fermentų veikloje. Insulinas yra vienintelis hormonas, kuris sumažina gliukozės koncentraciją kraujyje, jis realizuojamas per:

  • gliukozės ir kitų medžiagų padidėjęs ląstelių įsisavinimas;
  • pagrindinių glikolizės fermentų aktyvacija;
  • glikogeno sintezės intensyvumo padidėjimas - insulinas reikalauja, kad gliukozė būtų laikoma kepenų ir raumenų ląstelėse, polimerizuojant ją į glikogeną;
  • gliukoneogenezės intensyvumo sumažėjimas - sumažėja gliukozės susidarymas kepenyse iš įvairių medžiagų

Anabolinis insulino poveikis

  • padidina amino rūgščių (ypač leucino ir valino) įsisavinimą;
  • padidina kalio jonų transportavimą į ląstelę, taip pat magnio ir fosfato;
  • didina DNR replikaciją ir baltymų biosintezę;
  • padidina riebalų rūgščių sintezę ir jų vėlesnį esterifikavimą - riebaliniame audinyje ir kepenyse insulinas prisideda prie gliukozės pavertimo trigliceridais; trūksta insulino, atsitinka - riebalų mobilizacija.

Anti-katabolinis insulino poveikis

  • slopina baltymų hidrolizę - sumažina baltymų skilimą;
  • sumažina lipolizę - sumažina riebalų rūgščių kiekį kraujyje.

Gliukozės koncentracija kraujyje

Optimalaus gliukozės koncentracijos išlaikymas kraujyje yra daugelio veiksnių, derinamų beveik visų kūno sistemų suderinto darbo, rezultatas. Tačiau pagrindinis vaidmuo palaikant dinaminę pusiausvyrą tarp gliukozės susidarymo ir panaudojimo procesų priklauso hormoniniam reguliavimui. Vidutinis gliukozės kiekis sveiko žmogaus kraujyje svyruoja nuo 2,7 iki 8,3 mmol / l, tačiau iš karto po valgio koncentracija didžiuliai didėja per trumpą laiką. Du hormonų grupės turi priešingą poveikį gliukozės koncentracijai kraujyje:

  • vienintelis hipoglikeminis hormonas yra insulinas
  • ir hiperglikemijos hormonai (tokie kaip gliukagonas, augimo hormonas ir adrenalinas), kurie padidina gliukozės kiekį kraujyje

Kai gliukozės kiekis patenka žemiau normalių fiziologinių verčių, insulino išsiskyrimas iš B ląstelių lėtėja (bet paprastai niekada nesustoja). Jei gliukozės koncentracija sumažėja iki pavojingo lygio, išleidžiamos vadinamosios kontraindikuliarinės (hiperglikeminės) hormonai (labiausiai žinomi grybelinės ląstelės iš grybelinės salelių gliukagonai), dėl kurių gliukozė išsiskiria iš kraujo ląstelių.

Adrenalinas ir kiti streso hormonai stipriai slopina insulino sekreciją į kraują. Šio sudėtingo mechanizmo tikslumas ir efektyvumas yra būtina sąlyga normaliam viso organizmo funkcionavimui, sveikatai. Ilgalaikis padidėjęs gliukozės kiekis kraujyje (hiperglikemija) yra pagrindinis simptomas ir žalingas diabeto faktorius. Hipoglikemija - gliukozės kiekio kraujyje mažinimas - dažnai turi dar rimtesnių pasekmių. Taigi, labai sumažėjus gliukozės koncentracijai gali kilti hipoglikeminė koma ir mirtis.

Hiperglikemija

Hiperglikemija - padidėjęs cukraus kiekis kraujyje. Esant hiperglikemijai, gliukozės vartojimas padidėja tiek kepenyse, tiek periferiniuose audiniuose. Kai tik padidėja gliukozės kiekis, kasa pradeda gaminti insuliną.

Hipoglikemija

Hipoglikemija yra patologinė būklė, kuriai būdingas periferinio kraujo gliukozės kiekio kraujyje sumažėjimas žemiau normalaus (paprastai 3,3 mmol / l). Jis išsivysto dėl gliukozės kiekį mažinančių vaistų perdozavimo, pernelyg didelio insulino sekrecijos organizme. Hipoglikemija gali sukelti hipoglikeminę komą ir sukelti mirtį.

Insulino terapija

Yra 3 pagrindiniai insulino terapijos būdai. Kiekvienas iš jų turi savo privalumų ir trūkumų. Sveikasis žmogus, insulino sekrecija vyksta nuolat ir yra apie 1 U insulino per valandą, tai yra vadinamoji bazinė ar fone sekrecija. Maisto metu daug kartų padidėja insulino koncentracija (boolus). Stimuliuojama insulino sekrecija yra apie 1-2 U už kiekvieną 10 g angliavandenių. Tuo pačiu metu palaikoma pastovi pusiausvyra tarp insulino koncentracijos ir jo poreikio pagal grįžtamojo ryšio principą. Pacientui, sergančiam 1 tipo cukriniu diabetu, reikia insulino pakaitalo terapijos, kuri fiziologinėmis sąlygomis imituotų insulino sekreciją. Skirtingais laikais būtina naudoti skirtingų rūšių insuliną. Norint pasiekti patenkinamų rezultatų, vienkartinė insulino injekcija pacientams, sergantiems 1 tipo cukriniu diabetu, neįmanoma. Injekcijų skaičius gali būti nuo 2 iki 5-6 kartus per dieną. Kuo daugiau injekcijų, tuo daugiau insulino terapijos schemų yra artimas fiziologiniams. Pacientams, sergantiems 2 tipo cukriniu diabetu su konservuota beta ląstelių funkcija, vienos, dvigubos insulino injekcijos pakanka kompensacijai išlaikyti.

Daugiau Straipsnių Apie Diabetą

Burnos gleivinės sausumas, didelis troškulys, padidėjęs apetitas, per didelis šlapinimasis, netoleruojantis odos niežėjimas, lėtas gijimas žaizdoms ir įbrėžimams, padidėjęs nuovargis, regėjimo funkcijos sutrikimai, reguliarūs silpnumo atvejai - visi šie požymiai rodo padidėjusį cukraus kiekį.

Mažas cukraus kiekis kraujyje medikų kalba vadinamas hipoglikemija, jo priežastys yra įvairios. Kasdieniniame diabetu sergančių ligonių leksikone šiai ligai apibūdinti vartojamas sutrumpintas terminas "hypo".

Žymus gliukozės kiekis žmogaus kraujyje ne visada rodo, kad pacientas serga cukriniu diabetu. Tuo tarpu, jei nesiimsite būtinų priemonių cukraus veikimui organizme stebėti, liga gali išsivystyti laikui bėgant.