Insulina (z łac. insula „wyspa”) to polipeptydowy hormon trzustki, którego zadaniem jest dostarczanie energii komórkom organizmu. Miejscem syntezy insuliny są wysepki trzustkowe Langerhansa, ich komórki beta. Insulina bierze udział w metabolizmie wszystkich komórek tkankowych, chociaż na poziomie domowym jest kojarzona tylko z cukrzycą.
Informacje ogólne
Dzisiaj insulina została wystarczająco zbadana pod względem swojej struktury. Ujawnia się związek hormonu z metabolizmem białek, które u diabetyków wytwarzane są w niewystarczających ilościach, co prowadzi do wczesnego zużycia komórek. Rola insuliny w syntezie białek polega na zwiększeniu wychwytu aminokwasów z krwi przez komórki, a następnie tworzeniu z nich białek.
Poza tym to insulina hamuje rozkład białek w komórkach. Insulina wpływa również na lipidy w taki sposób, że wraz z jej niedoborem rozwija się kwasica i miażdżyca. Dlaczego wiązać?insulina z energią komórkową? Ponieważ przy obfitym posiłku znacznie wzrasta synteza insuliny, cukier jest transportowany do komórek, a one magazynują energię. Jednocześnie spada poziom glukozy we krwi - jest to główna właściwość insuliny. Przy nadmiarze glukozy insulina zamienia ją w glikogen, który gromadzi się w wątrobie i mięśniach. Jest potrzebny, gdy inne źródła energii wyczerpią się. Istnieje bezpośredni związek między syntezą insuliny a glikogenem. A gdy jest dużo glikogenu, cukier zamienia się w tłuszcz (4 cząsteczki tłuszczu uzyskuje się z 1 cząsteczki cukru) - odkłada się na bokach.
Historia odkryć
W 1869 roku w Berlinie bardzo młody, 22-letni student medycyny Paul Langerhans, badając trzustkę pod mikroskopem, zauważył grupy komórek rozrzucone po gruczole, nazwane później wysepkami Langerhansa.
Na początku ich rola była niejasna. Później E. Lagus stwierdził, że komórki te biorą udział w trawieniu. W 1889 r. niemiecki fizjolog Oskar Minkowski nie zgodził się z tym i jako dowód usunął trzustkę psu doświadczalnemu.
Asystent laboratoryjny Minkowski zauważył, że mocz operowanego psa przyciąga dużo much. Podczas jej badań znaleziono cukier. Było to pierwsze doświadczenie łączące trzustkę z cukrzycą.
W 1900 roku rosyjski naukowiec Leonid Wasiljewicz Sobolew (1876-1919) z laboratorium IP Pawłowa eksperymentalnie udowodnił, że wysepki Langerhansa biorą udział w metabolizmie węglowodanów.
Struktura hormonu
Insulina ludzka to białko o masie cząsteczkowej 5808, składające się51 aminokwasów połączonych w 2 łańcuchy peptydowe: A - zawiera 21, łańcuch B - 30 aminokwasów.
Ich wiązanie jest wspierane przez 2 wiązania dwusiarczkowe. Kiedy te mosty zostaną zniszczone, hormon jest dezaktywowany. Jest zbudowane, jak każde zwykłe białko, w komórkach B.
Niektóre zwierzęta mają insulinę, podobną w budowie do człowieka. Pozwoliło to na stworzenie syntetycznej insuliny do leczenia cukrzycy. Najczęściej stosowana jest insulina świńska, która różni się od ludzkiej insuliny tylko jednym aminokwasem.
Wołowa - różni się 3 aminokwasami. Ustalenia dokładnej sekwencji wszystkich aminokwasów w składzie insuliny dokonał angielski mikrobiolog Frederick Sanger. Za to dekodowanie w 1958 otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii.
Trochę więcej historii
Izolacja insuliny do użytku praktycznego została dokonana w 1923 roku przez naukowców z University of Toronto F. Bantinga i Besta, który również otrzymał Nagrodę Nobla. Wiadomo, że Banting w pełni zgadzał się z teorią Sobolewa.
Trochę anatomii
Trzustka ma wyjątkową strukturę. Oznacza to, że jest to zarówno gruczoł dokrewny, jak i gruczoł zewnątrzwydzielniczy. Jego egzofunkcja polega na udziale w trawieniu. Wytwarza cenne enzymy trawienne – proteazy, amylazy i lipazy, które wydzielane są przewodami do jej jamy. Część zewnątrzwydzielnicza zajmuje 95% całej powierzchni gruczołu.
I tylko 5% przypada na wysepki Langerhansa. Wskazuje to na moc gruczołu i jego ogromną pracę w ciele. Wysepki są zlokalizowane na całym obwodzie. 5% to miliony wysp, choć ich łączna masa to tylko 2 g.
Każda wysepka zawiera komórki A, B, D, PP. Wszystkie produkują swoje związki zaangażowane w wymianę BJU z przychodzącej żywności. Synteza insuliny zachodzi w komórkach B.
Jak to się dzieje
Szczegółowy proces produkcji insuliny nie jest dziś dokładnie ustalony. Z tego powodu cukrzyca jest klasyfikowana jako patologia nieuleczalna. Dzięki ustaleniu mechanizmu wytwarzania insuliny możliwe będzie kontrolowanie cukrzycy poprzez wstępne wpływanie na proces syntezy insuliny.
Złożoność wieloetapowego procesu. Wraz z nim zachodzi kilka przemian substancji, w wyniku których nieaktywna insulina staje się aktywna. Schemat uproszczony: prekursor - preproinsulina - proinsulina - aktywna insulina.
Synteza
Synteza insuliny w komórce w uproszczonym schemacie wygląda tak:
- Komórki beta tworzą substancję insulinową, która jest wysyłana do aparatu Golgiego w komórce. Tutaj jest dalej przetwarzany.
- Kompleks Golgiego to taka struktura błony komórkowej, która gromadzi, syntetyzuje, a następnie usuwa niezbędne związki przez błonę.
- Transformacja wszystkich etapów prowadzi do pojawienia się zdolnego hormonu.
- Insulina jest teraz pakowana w specjalne granulki wydzielnicze. Przechowywane do popytu i dojrzewania. Granulki przechowują również reszty peptydu C, jonów cynku, amyliny i proinsuliny. Synteza i wydzielanie insuliny rozpoczyna się podczas posiłków:Dostają się enzymy trawienne, w pełni przygotowana granulka łączy się z błoną komórkową, a jej zawartość jest całkowicie wyciskana z komórki do krwi.
- Kiedy rozwija się hiperglikemia, insulina jest już w drodze – jest uwalniana i zaczyna działać. Przesiąka do naczyń włosowatych trzustki, których jest dużo, penetrują gruczoł na wskroś.
Synteza insuliny jest regulowana przez system komórek beta wykrywający glukozę. Całkowicie reguluje równowagę pomiędzy spożyciem cukru a produkcją insuliny.
Podsumowanie: Synteza insuliny w organizmie jest aktywowana podczas hiperglikemii. Ale insulina rośnie tylko wraz z posiłkami, ale jest produkowana przez całą dobę.
Nie tylko glukoza reguluje syntezę i wydzielanie insuliny. Podczas posiłków mają miejsce również dodatkowe bodźce: białka zawarte w pożywieniu (aminokwasy leucyna i arginina), estrogeny i cholecystokinina, jony K, Ca, kwasy tłuszczowe z tłuszczów. Zmniejszenie wydzielania insuliny obserwuje się wraz ze wzrostem krwi antagonisty insuliny - glukagonu. Jest produkowany w tych samych wyspach trzustkowych, ale w komórkach alfa. Rola glukagonu w rozkładzie i zużyciu glikogenu. Ten ostatni jest następnie przekształcany w glukozę. Z biegiem czasu (z wiekiem) siła i aktywność wysp trzustkowych maleje, co staje się zauważalne po 40 latach.
Brak syntezy insuliny powoduje nieodwracalne zmiany w wielu narządach i układach. Szybkość insuliny we krwi osoby dorosłej wynosi 3-25 μU / ml, po 58-60 latach - 7-36 μU / ml. Również u kobiet w ciąży poziom insuliny jest zawsze podwyższony.
Poza przepisamihiperglikemii, insulina pełni funkcję anaboliczną i antykataboliczną. Innymi słowy, oba te procesy są uczestnikami metabolizmu. Jeden z nich aktywuje, drugi hamuje proces przemiany materii. Ich konsystencja pozwala na utrzymanie stałej homeostazy organizmu.
Funkcje insuliny
Insulina tworzy niektóre mechanizmy fermentacji w komórkach, wspierając metabolizm. Po uwolnieniu zwiększa wchłanianie i wykorzystanie glukozy przez tkanki, jej magazynowanie przez mięśnie i wątrobę oraz tkankę tłuszczową.
Jego głównym celem jest osiągnięcie normoglikemii. Aby to zrobić, glukoza musi być gdzieś rozprowadzona, więc insulina zwiększa zdolność komórek do wchłaniania glukozy, aktywuje enzymy do jej glikolizy, zwiększa intensywność syntezy glikogenu, który trafia do wątroby i mięśni, zmniejsza glukoneogenezę w wątrobie, ilość glukozy magazynowanej w wątrobie zmniejsza się.
Funkcje anaboliczne
Funkcje anaboliczne obejmują:
- Zwiększenie zdolności komórek do wychwytywania aminokwasów (leucyny i waliny).
- Zwiększenie dostaw minerałów do komórek - K, Ca, Mg, P.
- Aktywacja syntezy białek i duplikacji DNA.
- Udział w tworzeniu estrów (estryfikacji) z kwasów tłuszczowych niezbędnych do pojawienia się triglicerydów. Funkcja antykataboliczna.
- Ograniczenie rozpadu białek poprzez zablokowanie procesu ich rozkładu do aminokwasów (hydroliza).
- Zmniejsz rozpad lipidów (lipoliza, która normalnie uwalnia kwasy tłuszczowe do krwi).
Eliminacja (usuwanie) insuliny
Ten proces zachodzi w wątrobie i nerkach. Ponad połowa jest wydalana przez wątrobę. Działa tu specjalny enzym – insulinaza, która inaktywuje insulinę, niszcząc jej wiązania strukturalne z aminokwasami. 35% insuliny rozkłada się w nerkach. Proces ten zachodzi w lizosomach nabłonka kanalików nerkowych.
Insulina może zwiększyć lub zmniejszyć produkcję. Występuje w różnych patologiach. Jeśli takie naruszenia się przedłużają, rozwijają się nieodwracalne zmiany w układach życiowych organizmu.
Interakcja między glukozą a insuliną
Glukoza jest wszechobecnym związkiem w tkankach organizmu. Prawie wszystkie węglowodany dostarczane z pożywieniem są w nim przetwarzane. Najważniejszą właściwością glukozy jest służenie jako źródło energii, zwłaszcza mięśnie i mózg od razu zauważają jej brak.
Aby nie brakowało glukozy w komórkach, potrzebna jest insulina. Działa jak klucz dla komórek. Bez niego glukoza nie może dostać się do komórek, bez względu na to, ile zjesz cukru. Na powierzchni komórek znajdują się specjalne receptory białkowe do wiązania się z insuliną.
Ten hormon jest szczególnie lubiany przez miocyty i adipocyty (komórki tłuszczowe) i są one nazywane insulinozależnymi. Stanowią prawie 70% wszystkich komórek. Zapewniają im procesy oddychania, krążenia krwi, ruchu. Na przykład mięsień bez insuliny nie będzie działał.
Biochemia neutralizacji glukozy przez insulinę
Również jest to wieloaspektowy proces, który rozwija się etapami. Białka jako pierwsze aktywują się natychmiast - transportery, których rolą jest wychwytywanie cząsteczek glukozy i transportowanie ich przez błonę.
Komórka jest nasycona cukrem. Część glukozy trafia do hepatocytów, gdzie przekształcana jest w glikogen. Jego cząsteczki trafiają już do innych tkanek. Co powoduje brak insuliny w organizmie.
Brak syntezy insuliny powoduje cukrzycę typu 1. Jeśli produkcja hormonu jest wystarczająca, ale komórki nie reagują na nią z powodu pojawienia się w nich insulinooporności, rozwija się cukrzyca typu 2.
Klasyfikacja preparatów insuliny
Są połączone i jednogatunkowe. Te ostatnie zawierają wyciąg z trzustki jednego zwierzęcia.
Połączone - połącz ekstrakty gruczołów kilku gatunków zwierząt. Dzisiaj prawie nigdy nie używany.
Według pochodzenia lub gatunku insulina jest stosowana przez ludzi i świnie, bydło lub wieloryby. Różnią się niektórymi aminokwasami. Najkorzystniejsza po człowieku jest wieprzowina, różni się tylko jednym aminokwasem.
W Rosji nie stosuje się insuliny bydlęcej (różni się 3 aminokwasami).
W zależności od stopnia oczyszczenia insulina może być tradycyjna (zawiera zanieczyszczenia innych hormonów trzustki), monopeak (MP) - dodatkowo filtrowana na żelu, zanieczyszczenia w niej nie przekraczają 1•10−3, jednoskładnikowa (MK) - w porządku rosnącym. Ten ostatni jest najczystszy - 99% oczyszczenia (1•10−6 zanieczyszczeń).
Insulina różni się również początkiem, szczytem i czasem działania - może być ultrakrótka, krótka, średnia iprzedłużony - długi i bardzo długi. Wybór należy do lekarza.
Jak uzupełnić insulinę
Do tej pory nie stworzono metod chirurgicznych i fizycznych. Możliwe jest stosowanie insuliny tylko w zastrzykach. PSSP mogą również wspierać przemęczoną trzustkę – zmniejszają hiperglikemię. Czasami insulinoterapię można uzupełnić HTZ – są to metody leczenia.
Ale jest wystarczająco dużo improwizowanych sposobów wpływania na produkcję insuliny: dieta o zmniejszonej ilości węglowodanów, co oznacza rozdrobnienie odżywiania i jedzenie w tym samym czasie, częstotliwość spożycia wynosi 5-6 razy dzień. Przydatne jest stosowanie przypraw, unikanie prostych węglowodanów i przejście na złożone o niskim IG, zwiększenie ilości błonnika w diecie, zielonej herbaty i więcej owoców morza, odpowiedniego białka i ziołolecznictwa. Zalecane są ćwiczenia aerobowe i inna umiarkowana aktywność fizyczna, a jest to odejście od hipodynamii, otyłości, bo jak wiadomo ćwiczenia fizyczne pomagają uniknąć wielu problemów.
