Инсулинът (от латински insula "остров") е полипептиден хормон на панкреаса, чиято функция е да снабдява клетките на тялото с енергия. Мястото на синтеза на инсулин е в панкреатичните островчета на Лангерханс, техните бета клетки. Инсулинът участва в метаболизма на всички тъканни клетки, въпреки че на ниво домакинство се свързва само с диабет.
Обща информация
Днес инсулинът е достатъчно проучен в неговата структура. Разкрива се връзката на хормона с метаболизма на протеините, които се произвеждат в недостатъчно количество при диабетици, което води до ранно износване на клетките. Ролята на инсулина в протеиновия синтез е да увеличи усвояването на аминокиселините от кръвта от клетките и след това да създаде протеини от тях.
Освен това инсулинът е този, който инхибира разграждането на протеините в клетките. Инсулинът също влияе върху липидите по такъв начин, че при неговия дефицит се развиват ацидоза и атеросклероза. Защо да обвързваминсулин с клетъчна енергия? Тъй като при обилно хранене синтезът на инсулин се увеличава значително, захарта се транспортира в клетките и те съхраняват енергия. В същото време нивото на глюкозата в кръвта намалява - това е основното свойство на инсулина. При излишък от глюкоза инсулинът я превръща в гликоген, който се натрупва в черния дроб и мускулите. Той е необходим, когато другите енергийни източници са изчерпани. Има пряка връзка между инсулина и синтеза на гликоген. А когато има много гликоген, захарта се превръща в мазнини (от 1 молекула захар се получават 4 молекули мазнини) - отлага се отстрани.
История на откриването
През 1869 г. в Берлин, много млад, 22-годишен студент по медицина Пол Лангерханс, докато изучава панкреаса под микроскоп, забелязва групи от клетки, разпръснати из цялата жлеза, наречени по-късно островчетата на Лангерханс.
В началото ролята им беше неясна. По-късно Е. Лагус заявява, че тези клетки участват в храносмилането. През 1889 г. немският физиолог Оскар Минковски не се съгласи и отстрани панкреаса от опитно куче като доказателство.
Лаборант Минковски забеляза, че урината на оперирано куче привлича много мухи. По време на нейните изследвания е открита захар. Това беше първият опит, който свързва панкреаса с диабета.
През 1900 г. руският учен Леонид Василиевич Соболев (1876-1919) от лабораторията на И. П. Павлов експериментално доказва, че островчетата на Лангерханс участват в метаболизма на въглехидратите.
Структурата на хормона
Човешкият инсулин е протеин с молекулно тегло 5808, състоящ сеот 51 аминокиселини, свързани в 2 пептидни вериги: A - съдържа 21, верига B - 30 аминокиселини.
Връзката им се поддържа от 2 дисулфидни връзки. Когато тези мостове се разрушат, хормонът се инактивира. Той е структуриран, като всеки обикновен протеин, в В-клетки.
Някои животни имат инсулин, подобен по структура на човешкия. Това позволи създаването на синтетичен инсулин за лечение на диабет. Най-често използваният е свинският инсулин, който се различава от човешкия само по една аминокиселина.
Говежди - различава се с 3 аминокиселини. Определянето на точната последователност на всички аминокиселини в състава на инсулина е направено от английския микробиолог Фредерик Сангер. За това декодиране през 1958 г. той получава Нобелова награда за химия.
Малко повече история
Изолирането на инсулин за практическа употреба е направено през 1923 г. от учените от университета в Торонто Ф. Бантинг и Бест, които също получават Нобелова награда. Известно е, че Бантинг е напълно съгласен с теорията на Соболев.
Малко анатомия
Панкреасът е уникален по своята структура. Това означава, че тя е както ендокринна, така и екзокринна жлеза. Неговата екзофункция се състои в участието в храносмилането. Той произвежда ценни храносмилателни ензими – протеази, амилази и липази, които се секретират по каналите в кухината му. Екзокринната част заема 95% от цялата площ на жлезата.
И само 5% се падат на островчетата на Лангерханс. Това показва силата на жлезата и нейната огромна работа в тялото. Островчетата са локализирани по целия периметър. 5% са милиони острови, въпреки че тяхната обща маса е само 2 g.
Всяко островче съдържа клетки A, B, D, PP. Всички те произвеждат своите съединения, участващи в обмена на BJU от входящата храна. Синтезът на инсулин се осъществява в В клетките.
Как става
Подробният процес за производство на инсулин днес не е точно установен. Поради тази причина диабетът се класифицира като нелечима патология. Чрез установяване на механизма на образуване на инсулин ще бъде възможно да се контролира диабетът чрез първоначално влияние върху процеса на инсулинов синтез.
Сложността на многоетапния процес. При него се случват няколко трансформации на вещества, в резултат на които неактивният инсулин става активен. Опростена схема: прекурсор - препроинсулин - проинсулин - активен инсулин.
Синтез
Синтезът на инсулин в клетка в опростена схема изглежда така:
- Бета клетките образуват инсулинова субстанция, която се изпраща към апарата на Голджи на клетката. Тук се обработва допълнително.
- Комплексът на Голджи е такава структура на клетъчната мембрана, която натрупва, синтезира и след това отстранява необходимите съединения през мембраната.
- Трансформацията на всички етапи води до появата на способен хормон.
- Инсулинът вече е опакован в специални секреторни гранули. Съхранява се до търсене и узряване. Гранулите също така съхраняват С-пептид, цинкови йони, амилин и проинсулин. Синтезът и секрецията на инсулин започват по време на хранене:храносмилателните ензими влизат, напълно подготвената гранула се слива с клетъчната мембрана и съдържанието й се изстисква напълно от клетката в кръвта.
- Когато се развие хипергликемия, инсулинът вече е на път - той се освобождава и започва да действа. Той прониква в капилярите на панкреаса, от които има много, те проникват през жлезата.
Синтезът на инсулин се регулира от глюкозочувствителната система на бета клетките. Той напълно регулира баланса между приема на захар и производството на инсулин.
Резюме: Синтезът на инсулин в тялото се активира по време на хипергликемия. Но инсулинът се повишава само с хранене, но се произвежда денонощно.
Не само глюкозата регулира синтеза и секрецията на инсулин. По време на хранене се извършват и допълнителни стимули: протеини, съдържащи се в храната (аминокиселини левцин и аргинин), естрогени и холецистокинин, йони на К, Са, мастни киселини от мазнините. Намаляване на секрецията на инсулин се отбелязва с повишаване на кръвта на инсулиновия антагонист - глюкагон. Произвежда се в същите островчета на панкреаса, но в алфа клетки. Ролята на глюкагона в разграждането и консумацията на гликоген. Последният след това се превръща в глюкоза. С течение на времето (с възрастта) силата и активността на панкреатичните островчета намалява, което става забележимо след 40 години.
Липсата на инсулинов синтез причинява необратими промени в много органи и системи. Скоростта на инсулин в кръвта на възрастен е 3-25 μU / ml, след 58-60 години - 7-36 μU / ml. Освен това инсулинът винаги е повишен при бременни жени.
Освен регламентхипергликемия, инсулинът има анаболна и антикатаболна функция. С други думи, и двата процеса участват в метаболизма. Единият от тях активира, другият инхибира метаболитния процес. Тяхната консистенция ви позволява да поддържате постоянството на хомеостазата на тялото.
Функции на инсулина
Инсулинът формира някои от механизмите на ферментация в клетките, подпомагайки метаболизма. Когато се освободи, увеличава приема и използването на глюкоза от тъканите, нейното съхранение от мускулите и черния дроб и мастната тъкан.
Основната му цел е постигане на нормогликемия. За да направите това, глюкозата трябва да се разпредели някъде, така че инсулинът увеличава способността на клетките да абсорбират глюкозата, активира ензимите за нейната гликолиза, увеличава интензивността на синтеза на гликоген, който отива в черния дроб и мускулите, намалява глюконеогенезата в черния дроб, в които запасите от глюкоза в черния дроб намаляват.
Анаболни функции
Анаболните функции включват:
- Увеличаване на способността на клетките да улавят аминокиселини (левцин и валин).
- Увеличаване на доставката на минерали в клетките - K, Ca, Mg, P.
- Активиране на протеиновия синтез и дублиране на ДНК.
- Участие в образуването на естери (естерификация) от мастни киселини, необходими за появата на триглицериди. Антикатаболна функция.
- Намаляване на разграждането на протеините чрез блокиране на процеса на тяхното разграждане до аминокиселини (хидролиза).
- Намаляване на разграждането на липидите (липолиза, която обикновено освобождава мастни киселини в кръвта).
Елиминиране (отстраняване) на инсулин
Този процес се извършва в черния дроб и бъбреците. Повече от половината се екскретира от черния дроб. Тук има специален ензим – инсулиназа, който инактивира инсулина, като разрушава структурните му връзки с аминокиселините. 35% от инсулина се разлага в бъбреците. Този процес протича в лизозомите на епитела на бъбречните тубули.
Инсулинът може да увеличи или намали производството. Среща се при различни патологии. Ако такива нарушения са продължителни, се развиват необратими промени в жизнените системи на тялото.
Взаимодействие между глюкоза и инсулин
Глюкозата е повсеместно съединение в телесните тъкани. Почти всички въглехидрати, които идват с храната, се превръщат в нея. Най-важното свойство на глюкозата е да служи като източник на енергия, особено мускулите и мозъкът веднага забелязват липсата й.
За да няма недостиг на глюкоза в клетките, е необходим инсулин. Той действа като ключ за клетките. Без него глюкозата не може да влезе в клетките, независимо колко захар ядете. На повърхността на клетките има специални протеинови рецептори за свързване с инсулин.
Хормонът е особено обичан от миоцитите и адипоцитите (мастните клетки) и те се наричат инсулинозависими. Те съставляват почти 70% от всички клетки. От тях се осигуряват процесите на дишане, кръвообращение, движение. Например мускул без инсулин няма да работи.
Биохимия на инсулиновата неутрализация на глюкозата
Също многостранен процес, той се развива на етапи. Белтъчините са първите, които се активират незабавно – транспортери, чиято роля е да улавят глюкозните молекули и да ги транспортират през мембраната.
Клетката е наситена със захар. Част от глюкозата се изпраща в хепатоцитите, където се превръща в гликоген. Неговите молекули вече отиват в други тъкани. Какво причинява липсата на инсулин в тялото.
Липсата на синтез на инсулин причинява диабет тип 1. Ако производството на хормона е достатъчно, но клетките не реагират на него поради появата на инсулинова резистентност в тях, се развива диабет тип 2.
Класификация на инсулиновите препарати
Те са комбинирани и едновидови. Последните съдържат екстракт от панкреаса на едно животно.
Комбиниран - комбинирайте екстракти от жлези на няколко животински вида. Почти никога не се използва днес.
По произход или вид инсулинът се използва от хора и прасета, говеда или китове. Те се различават по някои аминокиселини. Най-предпочитаното след човешкото е свинското, то се различава само в една аминокиселина.
В Русия не се използва инсулин от едър рогат добитък (различава се с 3 аминокиселини).
Според степента на пречистване инсулинът може да бъде традиционен (съдържа примеси от други панкреасни хормони), монопиков (MP) - допълнително филтриран върху гела, примесите в него са не повече от 1•10−3, монокомпонентен (MK) - във възходящ ред. Последният е най-чистият - 99% пречистване (1•10−6 примеси).
Инсулинът също се различава по начало, пик и продължителност на действие - може да бъде ултракратък, кратък, среден иудължени - дълги и екстра дълги. Изборът е на лекаря.
Как да попълним инсулин
Хирургически и физически методи за възстановяване не са създадени до момента. Възможно е да се използва инсулин само в инжекции. PSSP може да поддържа и изтощен панкреас - те намаляват хипергликемията. Понякога инсулиновата терапия може да бъде допълнена с ХЗТ - това са медикаментозни методи.
Но има достатъчно импровизирани начини за въздействие върху производството на инсулин: диета с намалено количество въглехидрати, което предполага фрагментиране на храненето и храненето по едно и също време, честотата на прием е 5-6 пъти на ден. Полезно е да се използват подправки, да се избягват прости въглехидрати и да се премине към сложни с нисък ГИ, да се увеличават фибрите в диетата, зелен чай и повече морски дарове, подходящ протеин и билкови лекарства. Препоръчват се аеробни упражнения и друга умерена физическа активност и това е отклонение от хиподинамия, затлъстяване, защото, както знаете, физическите упражнения помагат да се избегнат много проблеми.
