loader

Principal

Diagnosticare

Ce este insulina și care este rolul ei în organism?

Toată lumea a auzit despre diabet. Din fericire, mulți oameni nu au această boală. Deși se întâmplă deseori ca boala să se dezvolte foarte liniștită, imperceptibilă, numai în timpul unei examinări de rutină sau în caz de urgență, ea își arată fața. Diabetul depinde de nivelul unui anumit hormon produs și absorbit de corpul uman. Ce insulină este, cum funcționează și ce probleme poate provoca excesul sau deficiența acesteia.

Hormoni și sănătate

Sistemul endocrin este una dintre componentele corpului uman. Multe organe produc substanțe complexe în compoziția lor - hormoni. Ele sunt importante pentru calitatea tuturor proceselor pe care depinde activitatea umană. Una dintre aceste substanțe este insulina hormonală. Excesul său afectează numai munca multor organe, dar și viața în sine, deoarece o scădere bruscă sau o creștere a nivelului acestei substanțe poate provoca comă sau chiar moartea unei persoane. Prin urmare, un anumit grup de oameni care suferă de încălcări ale nivelului acestui hormon poartă în mod constant o seringă cu insulină pentru a putea să-și dea o injecție vitală.

Insulină hormonală

Ce este insulina? Această întrebare este interesantă pentru cei care sunt familiarizați cu excesul sau deficiența lor, și cei care nu sunt afectați de problema dezechilibrului de insulină. Hormonul produs de pancreas și-a primit numele din cuvântul latin "insula", ceea ce înseamnă "insulă". Numele acestei substanțe se datorează zonei de învățământ - insulele din Langerhans, situate în țesuturile pancreasului. În prezent, oamenii de știință sunt hormonul cel mai studiat, deoarece are un impact asupra tuturor proceselor din toate țesuturile și organele, cu toate că sarcina sa principală este scăderea nivelului de zahăr din sânge.

Insulina ca structură

Structura insulinei nu mai este un secret pentru oamenii de știință. Studiul acestui aspect important pentru toate organele și sistemele hormonului a început la sfârșitul secolului al XIX-lea. Este de remarcat faptul că celulele pancreatice care produc insulină, insulele din Langerhans, și-au luat numele de la studentul medical, care a acordat prima atenție acumulării celulelor în țesutul unui organ al sistemului digestiv studiat sub microscop. Aproape un secol a trecut de la 1869, înainte ca industria farmaceutică să înceapă producția în masă de preparate de insulină, astfel încât persoanele cu diabet zaharat să-și poată îmbunătăți semnificativ calitatea vieții.

Structura insulinei este o combinație a două lanțuri de polipeptide constând din reziduuri de aminoacizi conectate prin așa-numitele punți disulfidice. Molecula insulinei conține 51 de resturi de aminoacizi, împărțite condiționat în două grupe - 20 sub simbolul "A" și 30 sub simbolul "B". Diferențele dintre insulina umană și cea a porcului, de exemplu, sunt prezente numai într-un singur reziduu sub indicele "B", insulina umană și hormonul taurului pancreatic se disting prin trei reziduuri ale indicelui "B". Prin urmare, insulina naturala din pancreasul acestor animale este una dintre cele mai comune componente pentru medicamentele pentru diabet.

Cercetare stiintifica

Interdependența muncii slabe a pancreasului și dezvoltarea diabetului zaharat, o boală însoțită de o creștere a nivelului de glucoză și urină din sânge, a fost observată de medici timp îndelungat. Dar nu până în 1869, Paul Langergans, student la Berlin, în vârstă de 22 de ani, a descoperit grupuri de celule pancreatice care anterior nu erau cunoscute de oamenii de știință. Și, după numele tânărului cercetător, li sa dat numele - insulele din Langerhans. După ceva timp, când au efectuat experimente, oamenii de știință au demonstrat că secretul acestor celule afectează digestia, iar absența acesteia crește dramatic nivelul zahărului din sânge și al urinei, ceea ce are un efect negativ asupra stării pacientului.

Începutul secolului al XX-lea a fost marcat de descoperirea de către omul de știință rus Ivan Petrovich Sobolev a dependenței metabolismului carbohidraților de activitatea de producere a secretului insulelor din Langerhans. Timp de mult timp, biologii au descifrat formula acestui hormon pentru a putea sintetiza acest lucru artificial, deoarece pacienții cu diabet zaharat sunt foarte, foarte mulți și numărul persoanelor cu această boală este în continuă creștere.

Numai în 1958 a fost determinată secvența aminoacizilor din care se formează molecula de insulină. Pentru aceasta descoperire, biologul molecular din Marea Britanie, Frederick Sanger, a primit premiul Nobel. Dar modelul spațial al moleculei acestui hormon în 1964, folosind metoda difracției cu raze X, a identificat-o pe Dorothy Crowfoot-Hodgkin, pentru care și ea a obținut cel mai înalt premiu științific. Insulina din sânge este unul dintre principalii indicatori ai sănătății umane, iar fluctuația acesteia dincolo de limitele anumitor indicatori de reglementare este motivul unei examinări aprofundate și al unui diagnostic clar.

Unde se produce insulina?

Pentru a înțelege ce este insulina, este necesar să înțelegem - de ce o persoană are nevoie de pancreas, deoarece este organul legat de sistemele endocrine și digestive care produc acest hormon.

Structura fiecărui organ este complexă, deoarece, pe lângă diviziunile de organe, în ea funcționează diferite țesuturi care constau în diferite celule. O caracteristică a pancreasului sunt insulele din Langerhans. Acestea sunt grupuri speciale de celule producătoare de hormoni localizate în întregul corp al organului, deși locația lor principală este coada pancreasului. Potrivit biologilor, un adult are aproximativ un milion de astfel de celule, iar masa lor totală este de aproximativ 2% din masa organului însuși.

Cum este produs hormonul "dulce"?

Insulina din sânge, conținută într-o anumită cantitate, este unul dintre indicatorii de sănătate. Pentru a ajunge la un astfel de concept evident pentru omul modern, oamenii de știință au nevoie de mai mult de o duzină de ani de cercetare minuțioasă.

Inițial, au fost identificate două tipuri de celule care alcătuiesc insulele Langerhans, celulele de tip A și celulele de tip B. Diferența lor constă în producerea unui secret care este diferit în orientarea sa funcțională. Celulele de tip A produc glucagon, un hormon peptidic care promovează defalcarea glicogenului în ficat și menține un nivel constant de glucoză din sânge. Celulele beta secretă insulina - un hormon peptidic pancreatic care scade nivelul de glucoză, afectând astfel toate țesuturile și, în consecință, organele corpului uman sau animal. Există o corelație clară aici - celulele A ale pancreasului potențează apariția glucozei, care la rândul său face ca celulele B să funcționeze, secreind insulina, ceea ce reduce nivelul de zahăr. Din insulele din Langerhans, hormonul "dulce" este produs și intră în sânge în mai multe etape. Preproinsulina, care este o peptidă precursor de insulină, este sintetizată pe ribozomii brațului scurt al cromozomului 11. Acest element inițial este format din 4 tipuri de reziduuri de aminoacizi - peptida A, peptida B, peptida C și peptida L. Intră în reticulul endoplasmatic al rețelei eucariote, unde peptida L este scindată de ea.

Astfel, preproinsulina este transformată în proinsulină, penetrandu-se în așa-numitul aparat Golgi. Este acolo că are loc maturarea insulinei: proinsulina pierde peptida C, fiind separată în insulină și un reziduu peptidic biologic inactiv. Insulina este secretă din insulele din Langerhans sub influența glucozei din sângele care intră în celulele B. Acolo, ca o consecință a ciclului reacțiilor chimice, insulina secretă anterior secretă din granulele secretoare.

Care este rolul insulinei?

Acțiunea insulinei a fost studiată timp de mult timp de cercetători fiziologi, de fiziopatologi. În prezent este cel mai studiat hormon al corpului uman. Insulina este importantă pentru aproape toate organele și țesuturile, participând la majoritatea absolută a proceselor metabolice. Un rol special este atribuit interacțiunii dintre hormonul pancreatic și carbohidrații.

Glucoza este un derivat în metabolismul carbohidraților și grăsimilor. Intră în celulele B ale insulelor din Langerhans și îi obligă să-și secrete insulina activ. Acest hormon are o activitate maximă atunci când glucoza este transportată în țesuturile adipoase și musculare. Ce este insulina pentru metabolism și energie în corpul uman? Ea potențează sau blochează multe procese, afectând astfel activitatea practic a tuturor organelor și sistemelor.

Hormonul căii în organism

Unul dintre cei mai importanți hormoni care afectează toate sistemele organismului este insulina. Nivelul său în țesuturile și fluidele corporale este un indicator al stării de sănătate. Calea de trecere a acestui hormon de la producție la eliminare este foarte complexă. Se elimină în principal prin rinichi și ficat. Dar oamenii de stiinta medicali studiaza clearance-ul insulinei in ficat, rinichi si tesuturi. Astfel, în ficat, trecând prin vena portalului, așa-numitul sistem portal, aproximativ 60% din insulina produsă de pancreas se dezintegrează. Restul, iar acesta este restul de 35-40%, este excretat de rinichi. Dacă insulina este injectată parenteral, atunci nu trece prin vena portalului, ceea ce înseamnă că eliminarea principală este efectuată de rinichi, ceea ce le afectează performanța și, dacă pot spune, uzură.

Principalul lucru este echilibrul!

Insulina poate fi numită un regulator dinamic al proceselor de formare și utilizare a glucozei. Mai mulți hormoni măresc nivelurile de zahăr din sânge, de exemplu, glucagon, hormon de creștere (hormon de creștere), adrenalină. Insa numai insulina reduce glicemia si in aceasta este unica si extrem de importanta. De aceea se numește și hormon hipoglicemic. Un indicator caracteristic al anumitor probleme de sănătate este zahărul din sânge, care depinde în mod direct de producerea secretului insulelor din Langerhans, deoarece insulina reduce glucoza din sânge.

Rata zahărului din sânge, determinată pe stomacul gol într-un adult sănătos, este de la 3,3 până la 5,5 mmol / litru. În funcție de durata consumului de alimente, această cifră variază între 2,7 și 8,3 mmol / litru. Oamenii de stiinta au descoperit ca consumul de alimente provoaca un salt in nivelurile de glucoza de mai multe ori. O creștere prelungită constantă a cantității de zahăr din sânge (hiperglicemia) indică dezvoltarea diabetului zaharat.

Hipoglicemia - o scădere a acestui indicator poate provoca nu numai comă, ci și moartea. Dacă nivelul zahărului (glucoza) scade sub valoarea acceptabilă din punct de vedere fiziologic, hormonii hiperglicemici (contrinsulinici) care eliberează glucoza sunt incluși în studiu. Dar adrenalina și alți hormoni de stres inhibă puternic eliberarea de insulină, chiar și pe fundalul unor niveluri ridicate de zahăr.

Hipoglicemia se poate dezvolta cu o scădere a cantității de glucoză din sânge din cauza unui exces de medicamente care conțin insulină sau datorită producției excesive de insulină. Hiperglicemia, dimpotrivă, declanșează producția de insulină.

Bolile legate de insulină

Creșterea insulinei provoacă o scădere a nivelului zahărului din sânge, care, în absența măsurilor de urgență, poate duce la comă hipoglicemică și la moarte. O astfel de stare este posibilă cu un neoplasm benign neidentificat din celulele beta ale insulelor Langerhans în pancreas - insulină. O singură doză excesivă de insulină administrate în mod deliberat a fost folosită de ceva timp în tratamentul schizofreniei pentru a potența șocul de insulină. Dar administrarea pe termen lung a unor doze mari de medicamente pentru insulină cauzează un complex de simptome numit sindrom Somoji.

O creștere constantă a glicemiei se numește diabet. Această boală este împărțită în mai multe tipuri de specialiști:

  • Diabetul de tip 1 se bazează pe insuficiența producerii de insulină de către celulele pancreatice, insulina în diabetul de tip 1 este un medicament vital;
  • Diabetul de tip 2 se caracterizează prin scăderea pragului de sensibilitate a țesutului dependent de insulină la acest hormon;
  • MODY de diabet zaharat este un complex de defecte genetice, care împreună dau o reducere a numărului de secreții de celule B ale insulelor din Langerhans;
  • Diabetul zaharat gestational se dezvoltă numai la femeile gravide, după naștere fie dispare, fie este redus semnificativ.

O caracteristică caracteristică a oricărui tip de boală nu este numai o creștere a nivelului glucozei din sânge, ci și o perturbare a tuturor proceselor metabolice, ceea ce duce la consecințe grave.

Trebuie să trăiți cu diabetul!

Nu cu mult timp în urmă, diabetul zaharat în formă dependentă de insulină a fost considerat a fi ceva care afectează în mod serios calitatea vieții pacientului. Dar astăzi, pentru astfel de oameni, au fost dezvoltate o mulțime de dispozitive care simplifică în mod semnificativ obligațiile zilnice de rutină pentru menținerea sănătății. De exemplu, un stilou injector (pen-ul) pentru insulină a devenit un atribut indispensabil și convenabil pentru administrarea regulată a dozei necesare de insulină, iar glucometrul vă permite să monitorizați independent nivelul de zahăr din sânge fără să părăsiți casa.

Tipuri de preparate moderne de insulină

Persoanele care sunt forțate să ia medicamente cu insulină știu că industria farmaceutică le produce în trei poziții diferite, caracterizate prin durata și tipul de muncă. Acestea sunt așa-numitele tipuri de insulină.

  1. Insulina ultra-scurtă este o noutate în farmacologie. Acestea acționează timp de numai 10-15 minute, dar în acest timp au timp să joace rolul de insulină naturală și să înceapă toate reacțiile de schimb pe care organismul are nevoie.
  2. Insulinele cu acțiune rapidă sau rapidă sunt administrate imediat înainte de masă. un astfel de medicament începe să funcționeze la 10 minute după administrarea orală și durata acțiunii sale este de maxim 8 ore de la momentul administrării. Acest tip se caracterizează printr-o dependență directă de cantitatea de substanță activă și de durata lucrului - cu cât este mai mare doza, cu atât mai mult va funcționa. Injecțiile cu insulină scurte sunt administrate subcutanat sau intravenos.
  3. Insulinele medii reprezintă cel mai mare grup de hormoni. Ei încep să lucreze după 2-3 ore de la introducerea în organism și acționează timp de 10-24 ore. Diferitele medicamente pentru insulina medie pot avea vârfuri diferite de activitate. Adesea, medicii prescriu medicamente complexe, inclusiv insulină scurtă și medie.
  4. Insulinele cu acțiune îndelungată sunt considerate medicamente de bază, care sunt administrate o dată pe zi și, prin urmare, se numesc linii de bază. Insulina cu acțiune îndelungată începe să lucreze după numai 4 ore, astfel încât în ​​forme severe ale bolii nu se recomandă săriți administrarea acesteia.

Pentru a decide ce insulină trebuie să aleagă pentru un caz particular de diabet, medicul curant poate, ținând cont de multe circumstanțe și de evoluția bolii.

Ce este insulina? Vital, cel mai studiat hormon al pancreasului, este responsabil pentru reducerea nivelului de zahăr din sânge și este implicat în aproape toate procesele metabolice care apar în majoritatea absolută a țesuturilor corpului.

Ce este insulina, efectele sale asupra organismului și cele mai recente evoluții

Totul despre insulină. Ce funcție este insulina intenționată să efectueze în organismul uman și cum acest medicament poate ajuta acum să facă față unei astfel de boli cumplite cum este diabetul zaharat.

Ce este insulina și de ce este atât de necesar pentru om? Răspunsul la această întrebare se găsește literalmente la suprafață în articolul de mai jos.

Insulina - derivată din cuvântul latin Insula (insulă), este o anumită substanță proteică sintetizată de anumite celule ale pancreasului sau, mai degrabă, de formațiunile sale. În terminologia medicală, acestea sunt desemnate ca fiind insulele Langerhans - Sobolev.

Acest hormon al pancreasului are un impact extraordinar asupra tuturor proceselor metabolice din țesuturile inerente corpului uman. Apărând în seria de peptide, aceasta saturează calitativ celulele umane cu toate substanțele necesare pentru aceasta, transferând potasiu, diverși aminoacizi și, bineînțeles, glucoză la sistemul sanguin. Deoarece datorită glucozei din organismul uman este menținut un anumit echilibru de carbohidrați.

Iată cum se întâmplă: atunci când alimentele sunt absorbite în corpul uman, cantitatea de glucoză crește, ceea ce afectează nivelul substanței din sânge și creșterea acesteia.

Formule chimice și structurale

Efectul constructiv al acestei substanțe este asociat cu structura sa moleculară. Asta a stârnit interesul oamenilor de știință de la începutul descoperirii acestui hormon. Întrucât formula chimică exactă a acestei substanțe sintetizate ar permite izolarea acesteia prin mijloace chimice.

În mod firesc, doar o formulă chimică nu este suficientă pentru a descrie structura sa. Dar este, de asemenea, adevărat că știința nu se oprește și astăzi natura sa chimică este deja cunoscută. Și vă permite să îmbunătățiți toate dezvoltarea de noi și noi medicamente care vizează tratarea diabetului la om.

Structura, începutul său chimic include aminoacizii și este un fel de hormon peptidic. Structura sa moleculară are două lanțuri polipeptidice, la formarea cărora sunt implicate resturi de aminoacizi, numărul total fiind de 51. Aceste catene sunt legate prin punți disulfidice definite în mod convențional ca "A" și "B". Grupa "A" are 21 de resturi de aminoacizi, "B" 30.

Structura și eficacitatea exemplelor diferitelor specii diferă una de cealaltă. La om, această structură este mai asemănătoare cu cea formată în corpul maimuței și cea care este echipată într-un porc. Diferențele dintre structurile porcului și omului sunt numai într-un singur rest de aminoacid, care este localizat în lanțul B. Următoarea specie biologică similară din structură este un taur, cu o diferență de structură în trei reziduuri de aminoacizi. La mamifere, moleculele acestei substanțe diferă și mai mult în resturile de aminoacizi.

Funcțiile și ce afectează hormonul

Când mănâncă proteinele, insulina, fiind un hormon peptidic, nu este digerată ca oricare altul din intestin, dar îndeplinește o mulțime de funcții. Deci, ceea ce face ca această substanță, în principal insulina, să joace asupra scăderii concentrației de glucoză din sânge. Și, de asemenea, pe creșterea permeabilității membranelor celulare pentru glucoză.

Deși efectuează insulină și alte funcții la fel de importante în organism:

  • Stimulează apariția în ficat și structura musculară a glicogenului - o anumită formă de conservare a glucozei în celulele animale;
  • Crește sinteza glicogenului;
  • Reduce o anumită descompunere a activității enzimatice, a grăsimilor și a glicogenilor;
  • Permite insulinei să crească sinteza proteinelor și a grăsimilor;
  • Menține controlul asupra altor sisteme umane și afectează absorbția adecvată a aminoacizilor de către celule;
  • Suprimă apariția corpurilor cetone;
  • Suprimă degradarea lipidelor.

Insulina este un hormon care reglează metabolismul carbohidraților în organismul uman. Rolul său ca substanță proteică când intră în sânge este o scădere a nivelului zahărului din sânge.

Eșecul secreției de insulină din corpul uman, cauzat de defalcarea celulelor beta, duce deseori la o deficiență completă de insulină și la diagnosticarea diabetului de tip 1. Încălcarea interacțiunii acestei substanțe cu țesutul duce la apariția diabetului de tip 2.

Mirosul

Ce miroase această substanță? Simptomul diabetului, care, în primul rând, atrage atenția este mirosul de acetonă din gură. Datorită insuficienței hormonului descris, glucoza nu penetrează în celule. În legătură cu ceea ce celulele încep o foame reală. Și glucoza acumulată începe formarea corpurilor cetone, în legătură cu care crește mirosul de acetonă din piele și urină. Prin urmare, atunci când apare un astfel de miros, trebuie să consultați imediat un medic.

Identificarea și producerea acestei substanțe în secolul XX sub forma unui medicament pentru diabetici au dat multor oameni șansa nu numai să-și prelungească viața cu o astfel de boală, ci și să se bucure pe deplin de aceasta.

Formarea hormonilor în organism

Doar celulele "B" sunt responsabile pentru producerea acestei substanțe în organismul uman. Insulina hormonală se ocupă de reglarea zahărului și de acțiunea asupra proceselor de grăsime. Cand aceste procese sunt tulburate, diabetul incepe sa se dezvolte. În acest sens, oamenii de știință au o problemă în domenii precum medicina, biochimia, biologia și ingineria genetică, pentru a înțelege toate nuanțele biosintezei și acțiunii insulinei asupra organismului pentru un control suplimentar asupra acestor procese.

Deci, pentru ceea ce celulele "B" sunt responsabile - pentru producția de insulină de două categorii, dintre care una este veche, iar cealaltă avansată, nouă. În primul caz se formează proinsulină - nu este activă și nu efectuează funcția hormonală. Cantitatea acestei substanțe este definită la 5% și rolul pe care îl joacă în organism nu este încă înțeles complet.

Insulina hormonului este eliberată mai întâi de celulele "B", cum ar fi hormonul descris mai sus, singura diferență fiind aceea că este ulterior trimisă la complexul Golgi, unde este procesat ulterior. Din interiorul acestei componente celulare, care este destinată pentru sinteza și acumularea de diferite substanțe cu ajutorul enzimelor, peptida C este separată.

Și apoi, ca rezultat, se formează insulina și acumularea ei, ambalajul pentru o mai bună siguranță în recipientele secretoare. Apoi, dacă există o nevoie de insulină în organism, care este asociată cu creșterea nivelului de glucoză, celulele "B" eliberează rapid acest hormon în sânge.

Deci, corpul uman formează hormonul descris.

Necesitatea și rolul hormonului descris

Ce este insulina în organismul uman, de ce și ce rol este atribuit acestei substanțe în ea? Corpul uman pentru o muncă corectă și normală sugerează întotdeauna că pentru fiecare dintre celulele sale este necesar la un moment dat:

  • Saturați cu oxigen;
  • Nutrienții de care are nevoie;
  • Glucoză.

Astfel se mențin mijloacele sale de trai.

Și glucoza sub forma unei anumite surse de energie produsă de ficat și care intră în organism cu alimente necesită ajutor pentru a intra în fiecare celulă a sângelui. În acest proces, insulina pentru introducerea glucozei în celule și joacă un rol în corpul uman al unui anumit conductor, asigurând astfel o funcție de transport.

Și, desigur, lipsa acestei substanțe este literalmente fatală pentru organism și celulele sale, dar un exces poate provoca boli precum diabetul de tip 2, obezitatea, poate întrerupe funcționarea inimii, a vaselor de sânge și chiar duce la dezvoltarea bolilor canceroase.

Având în vedere cele de mai sus, nivelul de insulină într-o persoană cu diabet trebuie verificat cât mai des, trecând testele și solicitând ajutor medical.

Producția și constituentul substanței

Insulina naturala se formeaza in pancreas. Medicamentul descris în acest articol, fiind un medicament vital, a făcut o adevărată revoluție printre acei oameni care suferă și suferă de diabet.

Deci, ce este și cum este insulina produsă în produsele farmaceutice?

Preparatele de insulină pentru diabetici diferă una de alta:

  • Curățenie într-un fel sau altul;
  • Origine (uneori insulină - bovină, porcină, umană);
  • Componente secundare;
  • concentrare;
  • soluție de pH;
  • Posibilitatea de a amesteca medicamente (acțiune scurtă și extinsă).

Introducerea insulinei se face prin seringi speciale, calibrarea cărora este reprezentată de următorul proces: atunci când pacientul ia 0,5 ml de medicament, pacientul ia 20 de unități, 0,35 ml este egal cu 10 unități și așa mai departe.

De ce este făcut acest medicament? Totul depinde de modul în care este primit. Este din următoarele tipuri:

  • Droguri de origine animală;
  • biosintetice;
  • Inginerie genetică;
  • Modificat genetic;
  • Sintetic.

Cel mai lung hormon de porc folosit. Dar o astfel de compoziție de insulină care nu era complet similară cu hormonii naturali nu a avut un rezultat absolut eficient. În acest context, cu ceea ce un adevărat succes și efect în tratamentul diabetului zaharat a devenit mecanismul de acțiune al insulinei recombinante, ale cărui proprietăți au aproape 100% persoane mulțumite cu diabet, cu diferite categorii de vârstă.

Astfel, efectul insulinei recombinante a oferit o șansă bună pentru diabetici pe o viață normală și plină de satisfacție.

insulină

Insulina (din Insula Latului - Insula) este un hormon peptidic care se formează în celulele beta ale insulelor pancreatice din Langerhans. Ea are un efect multilateral asupra metabolismului în aproape toate țesuturile. Principalul efect al insulinei este reducerea concentrației de glucoză în sânge. A fost prima dată izolată de oamenii de știință canadieni F. Banting și Charles Best (1921-22).

Molecula de insulină este formată din două lanțuri polipeptidice care conțin 51 de resturi de aminoacizi: lanțul A constă din 21 de resturi de aminoacizi, lanțul B constă din 30 de resturi de aminoacizi. Lanțurile polipeptidice sunt conectate prin două punți disulfidice prin resturile de cisteină, a treia legătură disulfidică este localizată în lanțul A.

Structura primară a insulinei la diferite specii variază într-o oarecare măsură, la fel ca și importanța acesteia în reglarea metabolismului carbohidraților. Insulina de porc este cea mai apropiată de cea umană, care diferă de ea cu un singur rest de aminoacid: alanina este localizată în poziția 30 a lanțului B al insulinei porcine, iar treonina este localizată în insulina umană; insulina bovină este caracterizată prin trei reziduuri de aminoacizi.

Biosinteza insulinei implică formarea a doi precursori inactivi, preproinsulina și proinsulina, care sunt transformați într-un hormon activ ca urmare a proteolizării secvențiale. Biosinteza preproinsulinei începe cu formarea unei peptide semnal pe poliribozomi asociate cu ER. Peptida semnal penetrează lumenul ER și direcționează intrarea unui lanț de polipeptidă în lumenul ER. După terminarea sintezei preproinsulinei, peptida semnal, care include 24 de resturi de aminoacizi, este scindată (Figura 11-24).

Proinsulina (86 de resturi de aminoacizi) intră în aparatul Golgi, unde, sub acțiunea proteazelor specifice, este scindată în câteva locuri pentru a forma insulină (51 reziduuri de aminoacizi) și o peptidă C constând din 31 reziduuri de aminoacizi.

Insulina și peptida C în cantități echimolare sunt incluse în granulele secretoare. În granule, insulina se combină cu zinc pentru a forma dimeri și hexameri. Granulele mature se fuzionează cu membrana plasmatică, iar insulina și peptida C sunt secretate în fluidul extracelular ca rezultat al exocitozelor. După secreția în sânge, oligomerii de insulină se dezintegrează. T1 / 2 de insulină în plasma sanguină este de 3-10 minute, peptida C - aproximativ 30 de minute.

Rolul biologic - Insulina creste dramatic permeabilitatea peretilor musculare si a celulelor adipoase la glucoza. Deoarece toate procesele de asimilare a glucozei apar în interiorul celulelor și insulina promovează transportul glucozei în ele, asigură utilizarea glicemiei de către organism, sinteza glicogenului (carbohidratul de rezervă) și acumularea acestuia în fibrele musculare. Prin creșterea fluxului de glucoză în celulele țesutului adipos, insulina stimulează formarea de grăsime în organism. În plus, insulina stimulează sinteza proteinelor în celulă, mărind permeabilitatea pereților celulari pentru aminoacizi.

Hiperglicemia - o creștere a nivelului zahărului din sânge.

În starea de hiperglicemie, absorbția glucozei crește atât în ​​ficat, cât și în țesuturile periferice. Imediat ce crește nivelul de glucoză, pancreasul începe să producă insulină.

Hipoglicemia este o afecțiune patologică caracterizată prin scăderea glicemiei periferice sub normal (<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.

Schema de biosinteză a insulinei în celulele β ale insulelor Langerhans. ER - reticulul endoplasmatic. 1 - formarea peptidei semnal; 2 - sinteza preproinsulinei; 3 - scindarea peptidei semnal; 4 - transportul proinsulinei în aparatul Golgi; 5 - conversia proinsulinei în insulină și peptida C și includerea insulinei și a peptidei C în granule secretoare; 6 - secreția insulinei și a peptidei C.

Structura insulinei umane. A. Structura primară a insulinei. B. Modelul structurii terțiare a insulinei (monomer): 1-lanț A; 2 - lanțul B; 3 - site-ul de legare a receptorilor

Glucagonul este un hormon al celulelor alfa ale insulelor pancreatice din Langerhans. Prin structura chimică, glucagonul este un hormon peptidic.

Molecula de glucagon este compusă din 29 de aminoacizi și are o greutate moleculară de 3485 daltoni. Glucagonul a fost descoperit în 1923 de Kimbell și Merlin.

Locul principal al sintezei glucagonului sunt celulele α ale aparatului insular al pancreasului. Cu toate acestea, cantități destul de mari de acest hormon pot fi de asemenea produse în altă parte a tractului gastro-intestinal.

Glucagonul este sintetizat sub formă de precursor mare, proglucagon (greutatea moleculară este de aproximativ 9000). De asemenea, au fost găsite molecule mai mari, dar nu este clar dacă acestea sunt precursori ai glucagonului sau a peptidelor apropiate. Doar 30-40% din glucagonul imunoreactiv din conturile plasmatice reprezintă glucagon pancreatic. Restul sunt molecule mai mari, lipsite de activitate biologică.

În plasmă, glucagonul este în formă liberă. Deoarece nu se leagă de proteina de transport, timpul de înjumătățire al glucagonului este scurt (aproximativ 5 minute).

Inactivarea acestui hormon are loc în ficat sub acțiunea unei enzime care, prin scindarea legăturii dintre Ser-2 și Gin-3, îndepărtează doi aminoacizi de la capătul N-terminal. Ficatul este prima barieră în calea secreției de glucagon, și din moment ce acesta inactivează rapid acest hormon, conținutul său în sângele venei portal este mult mai mare decât în ​​sângele periferic.

Glucagonul nu are aproape niciun efect asupra glicogenului muscular scheletic, aparent datorită absenței aproape totale a receptorilor glucagonului în ele. Glucagonul determină o creștere a secreției de insulină de la celulele p pancreatice sănătoase și inhibarea activității insulinei. Acesta este aparent unul dintre mecanismele fiziologice de contracarare cauzate de hiperglicemia de glucagon.

Glucagonul are un efect puternic inotropic și cronotropic asupra miocardului, datorită formării crescute a cAMP (adică are un efect similar celui al agoniștilor β-adrenoreceptori, dar fără a implica sisteme beta-adrenergice în realizarea acestui efect). Rezultatul este o creștere a tensiunii arteriale, o creștere a frecvenței cardiace și a forței.

În concentrații mari, glucagonul determină o acțiune antispasmodică puternică, relaxarea mușchilor netezi ai organelor interne, în special a intestinelor, care nu sunt mediate de adenilat ciclază.

Glucagonul este implicat în punerea în aplicare a reacțiilor "lovit sau fugit", sporind disponibilitatea substraturilor energetice (în special, glucoză, acizi grași liberi, acizi cetoacizi) pentru mușchii scheletici și creșterea alimentării cu sânge a mușchilor scheletici prin intensificarea activității inimii. În plus, glucagonul mărește secreția de catecolamine prin medulia suprarenale și crește sensibilitatea țesuturilor la catecolamine.

Glucagonul este un hormon pancreatic. Acțiunea sa este opusul insulinei. În cazul diabetului zaharat, acțiunea reciprocă a insulinei și a glucagonului se manifestă prin faptul că insuficiența producției de insulină este însoțită de creșterea producției de glucagon. Este un nivel ridicat al hormonului glucagon din sânge care determină o creștere a nivelului de glucoză (hiperglicemie). Mecanismul de acțiune al glucagonului este clar văzut în tratamentul diabetului zaharat dependent de insulină (adică deficit de insulină). În cazul insuficienței producției de insulină, pancreasul dezvoltă hiperglicemie (o creștere a nivelului zahărului din sânge) și acidoză metabolică (o creștere a acidității organismului), care poate fi prevenită prin reducerea nivelului de glucagon din sânge. Pentru a face acest lucru, prescrie somatostatina (hormonul pancreatic), care suprimă producerea și eliberarea de glucagon în sânge. După aceea, chiar și în absența completă a insulinei, nivelul zahărului din sânge nu este mult mai mare decât cel normal.

O creștere semnificativă a conținutului glucagonului hormonal în sânge este un semn al glucagonomului (tumorile suprarenale). Cu glucagonom, excesul de glucagon contribuie la creșterea nivelului zahărului din sânge și la dezvoltarea diabetului zaharat.

Structura primară a moleculei de glucagon este după cum urmează: NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp- phe-Val-Gln-Trp-Leu- Met-Asn-Thr-COOH

Insulina este cel mai tânăr hormon.

structură

Insulina este o proteină formată din două lanțuri peptidice A (21 de aminoacizi) și B (30 de aminoacizi) legate prin punți disulfidice. În total, 51 de aminoacizi sunt prezenți în insulina umană matură și masa moleculară este de 5,7 kDa.

sinteză

Insulina este sintetizată în celulele β ale pancreasului sub formă de preproinsulină, la capătul lui N care este secvența semnal terminală de 23 aminoacizi, care servește drept conductor pentru întreaga moleculă în cavitatea reticulului endoplasmatic. Aici, secvența terminală este imediat scindată și proinsulina este transportată la aparatul Golgi. În această etapă, lanțul A, lanțul B și peptida C sunt prezente în moleculă de proinsulină (conectarea este conectarea). În aparatul Golgi, proinsulina este ambalată în granule secretoare împreună cu enzimele necesare pentru "maturarea" hormonului. Pe măsură ce granulele se deplasează la membrana plasmatică, se formează punți disulfidice, se lipește liantul peptidei C (31 aminoacizi) și se formează molecula finală de insulină. În granulele finite, insulina este în stare cristalină sub forma unui hexamer format cu participarea a doi ioni de Zn2 +.

Schema de sinteză a insulinei

Reglementarea sintezei și secreției

Secreția secreției de insulină are loc în mod continuu și aproximativ 50% din insulina eliberată din celulele beta nu este în nici un fel asociată cu aportul de alimente sau alte influențe. În timpul zilei, pancreasul eliberează aproximativ 1/5 din rezervele de insulină din acesta.

Stimulatorul principal al secreției de insulină este o creștere a concentrației de glucoză în sânge de peste 5,5 mmol / l, secreția maximă atingând 17-28 mmol / l. O caracteristică specială a acestei stimulente este o creștere bifazică a secreției de insulină:

  • Prima fază durează 5-10 minute, iar concentrația hormonului poate crește de 10 ori, după care cantitatea sa scade,
  • A doua fază începe aproximativ 15 minute după declanșarea hiperglicemiei și continuă pe parcursul întregii sale perioade, ducând la o creștere a nivelului hormonului de 15-25 ori.

Cu cât rămâne concentrația de glucoză în sânge mai lungă, cu atât este mai mare numărul de celule β legate de secreția de insulină.

Inducerea sintezei de insulină are loc din momentul în care glucoza intră în celulă până la translația ARNm al insulinei. Acesta este reglementat de o creștere a transcrierii genei de insulină, o creștere a stabilității ARNm al insulinei și o creștere a translației ARNm al insulinei.

Activarea secreției de insulină

1. După penetrarea glucozei în celulele β (prin GluT-1 și GluT-2), este fosforilată de hexokinază IV (glucokinază, are o afinitate scăzută pentru glucoză),

2. Apoi, glucoza este oxidată de aerobi, în timp ce rata de oxidare a glucozei depinde liniar de cantitatea sa,

3. Ca urmare, se acumulează ATP, a cărui cantitate depinde de asemenea direct de concentrația de glucoză din sânge,

4. Acumularea de ATP stimulează închiderea canalelor K + ionice, ceea ce duce la depolarizarea membranei,

5. Depolarizarea membranei conduce la deschiderea de canale Ca2 + dependente de potențial și la influxul de ioni de Ca2 + în celulă,

6. Ioni de Ca 2+ care activează acționează fosfolipaza C și declanșează mecanismul de transport al semnalului de calciu-fosfolipid prin formarea de DAG și inositol-trifosfat (IF3)

7. Apariția IF3 în citosol deschide canalele Ca2 + în reticulul endoplasmatic, care accelerează acumularea de ioni de Ca2 + în citozol,

8. O creștere accentuată a concentrației de ioni de Ca2 + în celulă conduce la transferul granulelor secretoare către membrana plasmatică, fuziunea lor cu ea și exocitoza cristalelor de insulină mature spre exterior,

9. În continuare, dezintegrarea cristalelor, separarea ionilor de Zn2 + și eliberarea moleculelor de insulină activă în sânge.

Schema de reglare intracelulară a sintezei de insulină cu participarea glucozei

Mecanismul de conducere descris poate fi ajustat într-o direcție sau alta sub influența unui număr de alți factori, cum ar fi aminoacizii, acizii grași, hormonii gastrointestinali și alți hormoni, reglarea nervilor.

Dintre aminoacizii, lizina și arginina afectează cel mai mult secreția hormonului. Dar singure, ele aproape că nu stimulează secreția, efectul lor depinde de prezența hiperglicemiei, adică aminoacizii potențează numai acțiunea glucozei.

Acizii grași liberi sunt, de asemenea, factori care stimulează secreția de insulină, dar și numai în prezența glucozei. Când hipoglicemia are efectul opus, suprimând expresia genei insulinei.

Logică este sensibilitatea pozitivă a secreției de insulină la acțiunea hormonilor din tractul gastrointestinal - incretin (enteroglucagon și polipeptidă insulinotropă dependentă de glucoză), colecistocinin, secretină, gastrină, polipeptidă inhibitoare gastrică.

Creșterea secreției de insulină cu expunere prelungită la hormonul somatotrop, ACTH și glucocorticoizii, estrogeni, progestine este important din punct de vedere clinic și într-o oarecare măsură periculoasă. Acest lucru crește riscul de epuizare a celulelor β, o scădere a sintezei de insulină și apariția diabetului zaharat dependent de insulină. Acest lucru poate fi observat atunci când se utilizează acești hormoni în terapie sau patologii asociate cu hiperfuncția lor.

Reglarea nervoasă a celulelor p pancreatice include reglarea adrenergică și colinergică. Orice stres (exerciții emoționale și / sau fizice, hipoxie, hipotermie, leziuni, arsuri) măresc activitatea sistemului nervos simpatic și inhibă secreția de insulină datorită activării lui α2-receptorilor adrenergici. Pe de altă parte, stimularea β2-adrenoreceptorul duce la o secreție crescută.

De asemenea, secreția de insulină este controlată de n.vagus, care, la rândul său, este controlată de hipotalamus, care este sensibil la concentrația de glucoză din sânge.

țintă

Toate țesuturile care au receptori pentru aceasta pot fi clasificate ca organe țintă ale insulinei. Receptorii de insulină se găsesc în aproape toate celulele, cu excepția celulelor nervoase, dar în cantități diferite. Celulele nervoase nu au receptori de insulină, deoarece pur și simplu nu penetrează bariera hemato-encefalică.

Receptorul de insulină este o glicoproteină construită din doi dimeri, fiecare dintre care constă din subunități a și p, (aβ)2. Ambele subunități sunt codificate de aceeași genă a cromozomului 19 și sunt formate ca urmare a proteolizei parțiale a unui singur precursor. Timpul de înjumătățire al receptorului este de 7-12 ore.

Când insulina se leagă de receptor, conformația receptorului se schimbă și se leagă una de alta, formând microagregate.

Insulina care se leagă de receptor inițiază o cascadă enzimatică a reacțiilor de fosforilare. Mai întâi, resturile de tirozină autofosforilate în domeniul intracelular al receptorului în sine. Aceasta activează receptorul și conduce la fosforilarea reziduurilor de serină pe o proteină specială numită substrat al receptorului de insulină (SIR sau, mai des, IRS din substratul receptorului de insulină în engleză). Există patru tipuri de IRS - IRS - 1, IRS - 2, IRS - 3, IRS - 4. De asemenea, substraturile receptorului de insulină includ proteine ​​Grb-1 și Shc, care diferă de IRS în secvența de aminoacizi.

Două mecanisme pentru realizarea efectelor insulinei

Evenimentele ulterioare sunt împărțite în două domenii:

1. Procesele asociate cu activarea fosfoinozitol-3-kinazelor - controlează în principal reacțiile metabolice ale metabolismului proteinelor, carbohidraților și lipidelor (efecte rapide și foarte rapide ale insulinei). Aceasta include, de asemenea, procese care reglează activitatea transportatorilor de glucoză și absorbția glucozei.

2. Reacțiile asociate cu activitatea enzimelor MAP kinazei - în general, ele controlează activitatea cromatinei (efecte lentă și foarte lentă ale insulinei).

Cu toate acestea, o astfel de subdiviziune este condiționată, deoarece există enzime în celulă care sunt sensibile la activarea ambelor căi de cascadă.

Reacțiile asociate cu activitatea fosfatidilinozitol-3-kinazei

După activare, proteina IRS și un număr de proteine ​​auxiliare contribuie la fixarea enzimei heterodimerice fosfosinozitol-3-kinază conținând p85 de reglementare (numele provine de la proteina MM de 85 kDa) și subunitatea catalitică p110 de pe membrană. Această kinază fosforilează fosfatid fosfatidil inositol fosfați în poziția a treia la fosfatidil inositol-3,4-difosfat (PIP2) și înainte de fosfatidilinozitol-3,4,5-trifosfatul (PIP3). Considerat a fi un pip3 poate acționa ca o ancoră membranară pentru alte elemente atunci când acționează insulina.

Efectul fosfatidilinozitol-3-kinazei asupra fosfatidilinozitol-4,5-difosfatului

După formarea acestor fosfolipide, proteina kinaza PDK1 (protein-kinaza dependentă de 3-fosfoinozitidă-1) este activată, care, împreună cu proteina kinază ADN (ADN-PK), fosforyază de două ori protein kinaza B AKT1, limba engleză RAC-alfa serină / treonină-protein kinază), care este atașată la membrană prin PIP3.

Fosforilarea activează proteina kinaza B (AKT1), părăsește membrana și se mișcă în citoplasmă și nucleu celular, unde fosforilează numeroase proteine ​​țintă (mai mult de 100 de bucăți), care oferă un răspuns celular suplimentar:

Mecanismul de fosfoinozitol-3-kinază al acțiunii insulinei
  • în particular, acțiunea protein kinazei B (AKT1) care conduce la deplasarea transportorilor de glucoză GluT-4 pe membrana celulară și la absorbția glucozei de către miococi și adipocite.
  • De asemenea, de exemplu, protein kinaza activă B (AKT1) fosforilează și activează fosfodiesteraza (PDE), care hidrolizează cAMP la AMP, rezultând că concentrația de cAMP în celulele țintă scade. Deoarece, cu participarea cAMP, proteina kinaza A este activată, care stimulează TAG-lipaza și glicogen fosforilaza, ca rezultat al insulinei în adipocite, lipoliza este suprimată și în ficat - glicogenoliza este oprită.
Reacții de activare a fosfodiesterazei
  • Un alt exemplu este acțiunea protein kinazei B (AKT) asupra glicogen sintazei kinazei. Fosforilarea acestei kinaze o inactivează. Ca urmare, nu este capabil să acționeze asupra glicogen sintazei, să-l fosforileze și să-l inactiveze. Astfel, efectul insulinei conduce la reținerea glicogenului sintazei în formă activă și la sinteza glicogenului.

Reacțiile asociate cu activarea căii kinazei MAP

La începutul acestei căi, un alt substrat al receptorului de insulină intră în joc - proteina Shc (Src (care conține domeniul de omologie 2) care transformă proteina 1), care se leagă la receptorul de insulină activat (autofosforilat). Mai mult, proteina Shc interacționează cu proteina Grb (proteina legată de receptorul factorului de creștere) și o forțează să se alăture receptorului.

De asemenea, în membrană este prezent în mod constant proteina Ras, care este într-o stare calmă asociată cu PIB. În apropierea proteinei Ras există proteine ​​"auxiliare" - factorul de schimb GEF (GEF) și SOS (inginerul fiului de șapte ani) și proteina GAP (factorul de activare a GTPazei).

Formarea complexului proteic Shc-Grb activează grupul GEF-SOS-GAP și conduce la înlocuirea PIB-ului cu GTP în proteina Ras, care determină activarea acestuia (complexul Ras-GTP) și transmiterea semnalului la proteina kinaza Raf-1.

Când activează proteina kinaza Raf-1, se atașează la membrana plasmatică, fosforilează alte kinaze pe resturile de tirozină, serină și treonină și, de asemenea, interacționează simultan cu receptorul de insulină.

În continuare, fosforylații activați de Raf-1 (activează) MAPK-K, o proteină kinază a MAPK (proteină kinază mitogen activată în limba engleză, de asemenea numită MEK, MAPK / ERK kinaza engleză) sau altfel, ERK, inginer kinază reglată de semnal extracelular).

1. După activarea MAP-kinazei, direct sau prin intermediul unor kinaze suplimentare, fosforilează proteinele citoplasmei, modificându-și activitatea, de exemplu:

  • activarea fosfolipazei A2 duce la îndepărtarea acidului arahidonic din fosfolipide, care este apoi transformată în eicosanoide,
  • activarea kinazei ribozomale declanșează procesul de traducere a proteinelor,
  • activarea fosfatazelor proteice conduce la defosforilarea multor enzime.

2. Un efect la scară largă este transferul semnalului de insulină către nucleu. MAP kinaza independent fosforilează și prin urmare activează un număr de factori de transcripție, asigurând citirea anumitor gene importante pentru divizare, diferențiere și alte răspunsuri celulare.

MAP-dependentă cale pentru efectele insulinei

Una dintre proteinele asociate cu acest mecanism este factorul de transcripție CREB (inducția proteinei de legare a elementului de răspuns CAMP). În starea inactivă, factorul este defosforilat și nu afectează transcripția. Sub acțiunea semnelor de activare, factorul se leagă de anumite secvențe CRE-ADN (elementele de răspuns ale CAMP-ului), consolidând sau slăbind citirea informațiilor din ADN și implementarea acesteia. În plus față de calea MAP-kinazei, factorul este sensibil la căile de semnalizare asociate cu protein kinaza A și calciu-calmodulină.

Viteza efectelor insulinei

Efectele biologice ale insulinei sunt împărțite prin rata de dezvoltare:

Efecte foarte rapide (secunde)

Aceste efecte sunt asociate cu modificările transportului transmembranar:

1. Activarea Na + / K + -ATPazei, care determină eliberarea ionilor Na + și introducerea ionilor K + în celulă, ceea ce duce la hiperpolarizarea membranelor celulelor sensibile la insulină (cu excepția hepatocitelor).

2. Activarea schimbătorului Na + / H + pe membrana citoplasmică a multor celule și ieșirea din celulă a ionilor H + în schimbul ionilor Na +. Acest efect este important în patogeneza hipertensiunii la diabetul zaharat de tip 2.

3. Inhibarea membranei Ca2 + -ATPazelor duce la o întârziere a ionilor de Ca2 + în citozolul celulei.

4. Ieșiți pe membrana miocităților și adipocitelor transportoarelor de glucoză GluT-4 și o creștere de 20-50 ori volumul transportului de glucoză în celulă.

Efecte rapide (minute)

Efectele rapide sunt modificări ale ratelor de fosforilare și defosforilare a enzimelor metabolice și a proteinelor reglatoare. Ca urmare, activitatea crește.

  • glicogen sintaza (depozitarea glicogenului),
  • glucokinaza, fosfofructokinaza și piruvat kinaza (glicoliza),
  • piruvat dehidrogenază (obținerea acetil-SkoA),
  • HMG-Scoa reductaza (sinteza colesterolului),
  • acetil-Sko-carboxilaza (sinteza acizilor grași),
  • glucoza-6-fosfat dehidrogenază (calea fosfatului de pentoză),
  • fosfodiesteraza (încetarea efectelor mobilizării hormonilor adrenalină, glucagon etc.).

Efecte lente (minute până la ore)

Efectele lente sunt modificarea ratei de transcriere a genelor de proteine ​​responsabile de metabolism, creștere și diviziune a celulelor, de exemplu:

1. Inducerea sintezei enzimelor

  • glucokinaza și piruvat kinaza (glicoliza),
  • ATP-citrat-lyaza, acetil-SCA-carboxilaza, sinteza acidului gras, malat dehidrogenaza citosolica (sinteza acizilor grasi)
  • glucoza-6-fosfat dehidrogenază (calea fosfatului de pentoză),

2. Reprimarea sintezei mRNA, de exemplu, pentru carboxinaza PEP (gluconeogeneza).

3. Sporește fosforilarea serică a proteinei ribozomale S6, care susține procesele de translație.

Efectele foarte lente (de la o oră la alta)

Efectele foarte lent realizează mitogeneza și reproducerea celulară. De exemplu, aceste efecte includ

1. Creșterea ficatului a sintezei somatomedinului, dependentă de hormonul de creștere.

2. Creșterea creșterii și proliferării celulare în sinergism cu somatomedin.

3. Tranziția celulelor din faza G1 către faza S a ciclului celular.

patologie

hipofuncție

Diabetul zaharat dependent de insulină și non-insulino-dependent. Pentru diagnosticarea acestor patologii în clinică se utilizează în mod activ teste de stres și determinarea concentrației de insulină și peptidă C.

Anatomia insulinei umane - informații:

Insulina -

Insulina (din insula latină, Insula) este un hormon peptidic care se formează în celulele beta ale insulelor pancreatice din Langerhans. Ea are un efect multilateral asupra metabolismului în aproape toate țesuturile. Principalul efect al insulinei este reducerea concentrației de glucoză în sânge.

Insulina sporește permeabilitatea plasmatică la glucoză, activează enzimele cheie de glicoliză, stimulează formarea de glicogen în ficat și mușchi din glucoză și sporește sinteza grăsimilor și a proteinelor. În plus, insulina inhibă activitatea enzimelor care descompun glicogenul și grăsimile. Adică, în plus față de efectul anabolic, insulina are și un efect anti-catabolic. Insuficiența secreției de insulină datorată distrugerii celulelor beta - deficit de insulină absolută - este un element-cheie în patogeneza diabetului zaharat de tip 1. Încălcarea efectului insulinei asupra deficitului de insulină relativ la țesut - are un loc important în dezvoltarea diabetului de tip 2.

Structura insulinei

Molecula de insulină este formată din două lanțuri polipeptidice care conțin 51 de resturi de aminoacizi: lanțul A constă din 21 de resturi de aminoacizi, lanțul B constă din 30 de resturi de aminoacizi. Lanțurile polipeptidice sunt conectate prin două punți disulfidice prin resturile de cisteină, a treia legătură disulfidică este localizată în lanțul A. Structura primară a insulinei la diferite specii variază într-o oarecare măsură, la fel ca și importanța acesteia în reglarea metabolismului carbohidraților. Insulina de porc este cea mai apropiată de cea umană, care diferă de ea cu un singur rest de aminoacid: alanina este localizată în poziția 30 a lanțului B al insulinei porcine, iar treonina este localizată în insulina umană; insulina bovină este caracterizată prin trei reziduuri de aminoacizi.

Descoperirea și studiul insulinei

În 1869, în Berlin, un student medical de 22 de ani, Paul Langergans, a studiat structura pancreasului cu un nou microscop, a atras atenția asupra celulelor necunoscute anterior care au format grupuri distribuite uniform pe toată glanda. Scopul acestor "grămezi de celule", mai târziu cunoscut sub numele de "insulele Langerhans", nu a fost clar, dar mai târziu Eduad Lagus a arătat că în ele a fost format un secret care joacă un rol în reglementarea digestiei.

În 1889, fiziologul german Oscar Minkowski pentru a arăta că valoarea pancreasului în digestie este contracarată, a stabilit un experiment în care a înlăturat glanda la un câine sănătos. La câteva zile după începerea experimentului, asistentul Minkowski, care privea animalele de laborator, a atras atenția asupra numărului mare de muște care au zburat peste urina unui câine experimental. Examinând urina, el a descoperit că câinele a excretat zahărul în urină. Aceasta a fost prima observație care a permis pancreasului să lucreze și diabetul zaharat.

În 1901, următorul pas important a fost făcut, Eugene Opie a arătat clar că "diabetul... provocat de distrugerea insulelor pancreatice și apare numai atunci când aceste organisme sunt distruse parțial sau complet". Legătura dintre diabet și pancreas a fost cunoscută înainte, dar înainte de aceasta nu a fost clar că diabetul este asociat cu insulițele. În următoarele două decenii, s-au făcut mai multe încercări de izolare a secretului insulei ca potențial remediu.

În 1906, Georg Ludwig Zuelzer a realizat un anumit succes în reducerea nivelului de glucoză din sângele câinilor experimentali cu extract pancreatic, dar nu și-a putut continua activitatea. E.L. Scott, între 1911 și 1912, la Universitatea din Chicago a folosit un extract apos de pancreas și a remarcat "o anumită scădere a glicozuriei", dar nu a putut convinge liderul său de importanța cercetărilor sale și în curând aceste experimente au fost întrerupte. Același efect a fost demonstrat de către Israel Kleiner de la Universitatea Rockefeller din 1919, dar lucrarea lui a fost întreruptă de începutul primului război mondial și el nu a putut să-l finalizeze. O lucrare similară după experimentele din Franța din 1921 a fost publicată de profesorul de fiziologie al Școlii de Medicină din România Nicola Paulesco și mulți, inclusiv în România, îl consideră descoperitorul insulinei. Cu toate acestea, izolarea practică a insulinei aparține unui grup de oameni de știință de la Universitatea din Toronto.

În octombrie 1920, Frederic Banting a citit în lucrările lui Minkowski că dacă câinii împiedică eliberarea sucului digestiv din pancreas, celulele glandulare mor în curând și insulele rămân în viață, iar diabetul nu se dezvoltă la animale. Acest fapt interesant la făcut să se gândească la posibilitatea eliberării unui factor necunoscut din glandă, contribuind la scăderea nivelului zahărului din sânge. Din notele sale: "Bandajați o conductă pancreatică la un câine. Lăsați câinele până când acina se prăbușește și numai insulele rămân. Încercați să izolați secretul interior și să acționați asupra glicozuriei... "În Toronto, Banting sa întâlnit cu J. Macleod și i-a subliniat gândurile, sperând să-și însușească sprijinul și să obțină echipamentul necesar pentru lucrare. La început, ideea lui Banting părea profesorului absurd și chiar ridicol. Însă tânărul om de știință a reușit încă să-l convingă pe MacLeod să susțină proiectul.

Și în vara anului 1921 a oferit lui Banting un laborator universitar și un asistent, Charles Best, de 22 de ani, și ia oferit, de asemenea, 10 câini. Metoda lor a fost că ligatura a fost strânsă în jurul canalului excretor al pancreasului, prevenind secreția de suc de pancreatic din glandă și câteva săptămâni mai târziu, când celulele excretorilor au murit, au supraviețuit mii de insule, din care au reușit să izoleze o proteină care a redus semnificativ zahărul în sângele câinilor cu pancreasul îndepărtat. La început a fost numită "Ailetin". Întorcându-se din Europa, MacLeod a apreciat importanța tuturor lucrărilor făcute subordonaților săi, dar pentru a fi complet încrezători în eficacitatea metodei, profesorul a cerut ca experimentul să fie făcut din nou cu el. Și după câteva săptămâni, a fost clar că a doua încercare a avut succes. Totuși, izolarea și purificarea "aletinei" din pancreasul câinilor a dus la o muncă extrem de mare și de lungă durată. Banting a decis să încerce să folosească ca sursă pancreasul vițeilor, în care enzimele digestive nu sunt încă produse, dar o cantitate suficientă de insulină este deja sintetizată. Acest lucru a facilitat foarte mult munca.

După rezolvarea problemei cu sursa de insulină, purificarea proteinelor a fost o altă sarcină importantă. Pentru a rezolva aceasta, în decembrie 1921 MacLeod a atras un biochimist strălucit, James Collip, care în cele din urmă a reușit să dezvolte o metodă eficientă de purificare a insulinei. Și la 11 ianuarie 1922, după multe studii de succes cu câini, diabetul Leonard Thompson de 14 ani a primit prima injecție de insulină din istorie. Cu toate acestea, prima experiență cu insulina nu a avut succes. Extractul nu a fost suficient purificat, ceea ce a condus la apariția alergiilor, astfel încât injecțiile cu insulină au fost suspendate. Pentru următoarele 12 zile, Collip a lucrat intens în laborator pentru a îmbunătăți extractul. La 23 ianuarie, Leonard a primit oa doua doză de insulină. De data aceasta, succesul a fost complet, nu numai că nu au existat efecte secundare evidente, dar și pacientul a încetat să progreseze în diabet. Cu toate acestea, mai târziu, Banting și Best nu au funcționat bine cu Collip și, curând, s-au despărțit de el. A luat cantități mari de insulină pură. Și înainte de găsirea unei metode eficiente de producere rapidă a insulinei, s-au făcut multe lucruri. Un rol important îl joacă cunoașterea lui Banting cu Eli Lilly, viitorul fondator al celei mai mari companii farmacologice. Pentru această descoperire revoluționară, MacLeod și Banting în 1923 au primit Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină. Banting a fost la început foarte indignat de faptul că asistentul său Best nu a fost prezentat împreună cu el, iar la început chiar a refuzat banii, dar apoi a acceptat să accepte premiul și și-a împărtășit solemn partea cu Best. MacLeod a intrat și el, împărțind premiul cu Collip. Un brevet pentru insulină a fost vândut la Universitatea din Toronto pentru un dolar, iar producția de insulină a început în curând la scară industrială.

Meritul determinării secvenței exacte a aminoacizilor care alcătuiesc molecula de insulină (așa-numita structură primară) aparține biologului britanic molecular Frederick Sanger. Insulina a fost prima proteină pentru care structura primară a fost complet definită. Pentru activitatea sa în 1958, a primit Premiul Nobel pentru Chimie. Și aproape 40 de ani mai târziu, Dorothy Crowfoot Hodgkin, folosind metoda difracției cu raze X, a determinat structura spațială a moleculei de insulină. Lucrarea sa este, de asemenea, premiată cu Premiul Nobel.

Formarea și secreția de insulină Principalul stimulent pentru sinteza și secreția de insulină este creșterea concentrației de glucoză în sânge.

Sinteza insulinei în celulă Sinteza și eliberarea insulinei este un proces complex care implică mai multe etape. Inițial, se formează un precursor inactiv al hormonului, care, după o serie de transformări chimice în procesul de maturare, se transformă într-o formă activă. Gena care codifică structura primară a precursorului insulinei este localizată în brațul scurt al cromozomului 11. Pe ribozomii unui reticul endoplasmatic dur, se sintetizează o peptidă precursor - așa-numita. preproinsulină. Este un lanț polipeptidic construit din 110 resturi de aminoacizi și include următoarele: L-peptidă, peptidă B, peptidă C și peptidă A. Aproape imediat după sinteza în EPR, peptida semnal (L) este separată de această moleculă - o secvență de 24 de aminoacizi care este necesară pentru ca molecula sintetizată să treacă prin EPR membrana hidrofobă membrană. Se formează proinsulină, care este transportată la complexul Golgi, mai târziu în tancurile a căror maturare are loc așa-numita insulină. Maturarea este cea mai lungă etapă de formare a insulinei. În procesul de maturare, o peptidă C, un fragment de 31 de aminoacizi care leagă lanțul B și lanțul A, este îndepărtată din molecula de proinsulină folosind endopeptidaze specifice. Adică, molecula de proinsulină este împărțită în insulină și un reziduu de peptidă inertă biologic. În granulele secretoare, insulina se combină cu ionii de zinc pentru a forma agregate hexamerice cristaline.

Secreția insulinei Celulele beta ale insulelor Langerhans sunt sensibile la modificările nivelurilor de glucoză din sânge; eliberarea lor de insulină ca răspuns la o creștere a concentrației de glucoză se realizează prin următorul mecanism:

  • Glucoza este transportată în mod liber în celulele beta printr-un GluT 2 purtător de proteine ​​special
  • Într-o celulă, glucoza este supusă glicolizei și este în continuare oxidată în ciclul respirator pentru a forma ATP; Intensitatea sintezei ATP depinde de nivelul de glucoză din sânge.
  • ATP reglează închiderea canalelor ionice de potasiu, conducând la depolarizarea membranei.
  • Depolarizarea provoacă deschiderea de canale de calciu dependente de potențial, ceea ce duce la fluxul de calciu în celulă.
  • Creșterea nivelului de calciu din celulă activează fosfolipaza C, care descompune unul dintre fosfolipidele membranare - fosfatidilinozitol-4,5-bifosfat - în inozitol-1,4,5-trifosfat și diacilglicerat.
  • Trifosfatul de inozitol se leagă de proteinele receptorului EPR. Aceasta duce la eliberarea calciului intracelular legat și la o creștere accentuată a concentrației acestuia.
  • O creștere semnificativă a concentrației de ioni de calciu în celulă conduce la eliberarea de insulină pre-sintetizată stocată în granule secretoare. În plus față de insulină și C-peptidă, există ioni de zinc și cantități mici de proinsulină și forme intermediare în granulele secretate mature. Insulina este eliberată din celulă prin exocitoză - o granulă secretoare matură se apropie de membrana plasmatică și se fixează împreună cu ea, iar conținutul granulelor este stors din celulă. Schimbările în proprietățile fizice ale mediului conduc la eliminarea zincului și descompunerea insulinei cristaline inactive în molecule individuale care au activitate biologică.

Reglementarea educației și secreției de insulină

Stimulatorul principal al eliberării de insulină este o creștere a nivelului de glucoză din sânge. În plus, formarea insulinei și secreția sa este stimulată în timpul mesei, și nu numai glucoză sau carbohidrați. Secreția secreției de insulină este mărită de aminoacizi, în special de leucină și arginină, unii hormoni ai sistemului gastroenteropancreatic: colecistocinin, HIP, GLP-1 și, de asemenea, hormoni precum glucagon, ACTH, STH, estrogen etc. De asemenea, secreția de insulină crește nivelul de potasiu sau calciu, acizi grași liberi în plasma sanguină. Secreția insulinei scade sub influența somatostatinei. Celulele beta sunt, de asemenea, sub influența sistemului nervos autonom.

  • Parasaia parasimpatică (terminațiile colinergice ale nervului vag) stimulează secreția de insulină
  • Partea simpatică (activarea adrenoreceptorilor α2) suprimă secreția de insulină. Mai mult decât atât, sinteza insulinei este stimulată din nou de semnalele de glucoză și nervoase colinergice.

Acțiunea insulinei

Oricum, insulina afectează toate tipurile de metabolism în tot corpul. Cu toate acestea, în primul rând, acțiunea insulinei se referă la schimbul de carbohidrați. Efectul principal al insulinei asupra metabolismului carbohidraților este asociat cu creșterea transportului de glucoză prin membranele celulare. Activarea receptorului de insulină declanșează mecanismul intracelular, care afectează în mod direct fluxul de glucoză în celulă prin reglarea cantității și funcționării proteinelor membranare care transferă glucoza în celulă. În cea mai mare măsură, transportul de glucoză în două tipuri de țesuturi depinde de insulină: țesutul muscular (miocită) și țesutul adipos (adipocite) - aceasta este așa-numita. insulină dependentă de țesuturi. Împreună cu aproape 2/3 din toată masa celulară a corpului uman, aceștia îndeplinesc în organism atât de importante funcții ca mișcarea, respirația, circulația sângelui etc. și stochează energia eliberată din alimente.

Mecanismul acțiunii insulinei

Ca și alți hormoni, insulina acționează prin proteina receptorilor. Receptorul de insulină este o proteină integrată complexă a membranei celulare, construită din 2 subunități (a și b), fiecare dintre acestea fiind formată din două lanțuri polipeptidice. Insulina cu specificitate ridicată se leagă și este recunoscută de către subunitatea a receptorului, care, după adăugarea unui hormon, își modifică conformația. Aceasta conduce la apariția activității tirozin kinazei în subunitatea b, care declanșează un lanț extins de reacții pentru activarea enzimelor, care începe cu auto-fosforilarea receptorilor.

Întregul complex de efecte biochimice ale interacțiunii dintre insulină și receptor nu este încă clar, dar se știe că în stadiul intermediar se formează mediatori secundari: diacilgliceroli și inositol trifosfat, unul dintre efectele acestora fiind activarea enzimei - protein kinaza C, cu care asupra enzimelor și modificărilor legate de metabolismul intracelular. Creșterea absorbției de glucoză în celulă este asociată cu efectul de activare al mediatorilor de insulină asupra includerii veziculelor citoplasmatice în membrana celulară care conține proteina de transfer a glucozei GluT4. Complexul receptor-insulină după formare este imersat în citozol și este ulterior distrus în lizozomi. Mai mult decât atât, numai reziduul de insulină suferă degradare, iar receptorul eliberat este transportat înapoi la membrană și reintrodus în el.

Efecte fiziologice ale insulinei Insulina are un efect complex și multilateral asupra metabolismului și energiei. Multe dintre efectele insulinei sunt realizate prin capacitatea sa de a acționa asupra activității unui număr de enzime. Insulina este singurul hormon care scade glucoza din sange, este realizat prin:

  • creșterea absorbției celulare de glucoză și alte substanțe;
  • activarea enzimelor cheie de glicoliză;
  • o creștere a intensității sintezei glicogenului - insulina forțează administrarea glucozei în ficat și mușchi prin polimerizarea acesteia în glicogen;
  • scăderea intensității gluconeogenezei - formarea glucozei în ficat din diferite substanțe scade

Efectele anabolice ale insulinei

  • îmbunătățește absorbția celulară a aminoacizilor (în special leucina și valina);
  • îmbunătățește transportul ionilor de potasiu în celulă, precum și magneziu și fosfat;
  • amplifică replicarea ADN și biosinteza proteinelor;
  • sporește sinteza acizilor grași și esterificarea lor ulterioară - în țesutul adipos și în ficat, insulina contribuie la conversia glucozei în trigliceride; cu o lipsă de insulină, se întâmplă contrariul - mobilizarea grăsimilor.

Efectele anti-catabolice ale insulinei

  • inhibă hidroliza proteică - reduce degradarea proteinelor;
  • reduce lipoliza - reduce fluxul de acizi grași din sânge.

Reglarea glucozei din sânge

Menținerea concentrației optime de glucoză în sânge este rezultatul a numeroși factori, o combinație de muncă coordonată a aproape tuturor sistemelor corporale. Cu toate acestea, rolul principal în menținerea echilibrului dinamic între procesele de formare și utilizare a glucozei aparține reglementării hormonale. În medie, nivelul de glucoză din sângele unei persoane sănătoase variază între 2,7 și 8,3 mmol / l, totuși, imediat după masă, concentrația crește brusc pentru o perioadă scurtă de timp. Două grupuri de hormoni au efectul opus asupra concentrației de glucoză din sânge:

  • singurul hormon hipoglicemic este insulina
  • și hormoni hiperglicemici (cum ar fi glucagonul, hormonul de creștere și adrenalina), care măresc glicemia

Când nivelurile de glucoză scad sub valorile fiziologice normale, eliberarea de insulină din celulele B încetinește (dar în mod normal nu se oprește). Dacă nivelul de glucoză scade până la un nivel periculos, se eliberează așa numiți hormoni contraindicatori (hiperglicemici) (cei mai cunoscuți sunt celulele a-glucagon din insulele pancreatice), care determină eliberarea de glucoză din depozitele celulare în sânge.

Adrenalina și alți hormoni de stres inhibă puternic secreția de insulină în sânge. Acuratețea și eficiența acestui mecanism complex este o condiție indispensabilă pentru funcționarea normală a întregului organism, sănătatea. Hipotensiunea arterială prelungită (hiperglicemia) este principalul simptom și un factor dăunător al diabetului zaharat. Hipoglicemia - scăderea glicemiei - are adesea consecințe și mai grave. Astfel, o scădere extremă a nivelurilor de glucoză poate fi însoțită de dezvoltarea comăi hipoglicemice și de deces.

hiperglicemie

Hiperglicemia - o creștere a nivelului zahărului din sânge. În starea de hiperglicemie, absorbția glucozei crește atât în ​​ficat, cât și în țesuturile periferice. Imediat ce crește nivelul de glucoză, pancreasul începe să producă insulină.

hipoglicemie

Hipoglicemia este o afecțiune patologică caracterizată prin scăderea nivelului glicemiei periferice sub normal (de obicei 3,3 mmol / l). Se dezvoltă ca urmare a unei supradoze de medicamente care scad glucoza, secreție excesivă de insulină din organism. Hipoglicemia poate duce la apariția comă hipoglicemică și poate duce la deces.

Tratamentul cu insulină

Există 3 moduri principale de terapie cu insulină. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje. La o persoană sănătoasă, secreția de insulină are loc în mod continuu și este de aproximativ 1 U de insulină pe oră, aceasta este așa numita secreție bazală sau de fond. În timpul mesei există o creștere rapidă (bolus) a concentrației de insulină de multe ori. Stimularea secreției de insulină este de aproximativ 1-2 U pentru fiecare 10 g de carbohidrați. În același timp, se menține un echilibru constant între concentrația de insulină și necesitatea acesteia conform principiului de feedback. Un pacient cu diabet zaharat de tip 1 are nevoie de terapie de substituție cu insulină, care ar imita secreția de insulină în condiții fiziologice. Este necesar să se utilizeze diferite tipuri de preparate de insulină în momente diferite. Pentru a obține rezultate satisfăcătoare printr-o singură injecție de insulină la pacienții cu diabet zaharat de tip 1 este imposibilă. Numărul de injecții poate fi de 2 până la 5-6 ori pe zi. Cu cât sunt mai multe preparate injectabile, cu atât regimul terapiei cu insulină este mai apropiat de cel fiziologic. La pacienții cu diabet zaharat de tip 2 cu funcția beta-celulară conservată, o singură injecție dublă de insulină este suficientă pentru a menține starea de compensare.

Mai Multe Articole Despre Diabet

Astăzi, există o tendință de "întinerire" a multor boli, ceea ce provoacă îngrijorări serioase în rândul medicilor pediatri. Prin urmare, ei îi îndeamnă pe părinți să-și aducă copiii la spital la timp pentru teste și pentru a efectua toate cercetările necesare.

Diabetul la un copil

Complicații

Diabetul la copii poate să apară la orice vârstă. Tulburările endocrine au loc la sugari, copii preșcolari și adolescenți. Patologia este însoțită de o creștere persistentă a cantității de zahăr din sânge, care provoacă simptomele caracteristice bolii.

Descrierea actuală din 07/12/2017 Eficacitatea: efect terapeutic după 21 de zile Date: până la un an Costul produselor: 1350-1450 ruble pe săptămânăReguli generaleStarea metabolismului carbohidraților se datorează interrelaționării activității celulelor b ale pancreasului, care produc insulină, și utilizarea glucozei de către țesuturi.