Твоя потенция
Назад

Признаки молекулы инсулина

Опубликовано: 24.04.2020
Время на чтение: 23 мин
0
5

Общие сведения Править

Файл:Insulin crystals.jpg

Главным стимулятором синтеза данного гормона является глюкоза. Клетками-мишенями для инсулина служат рецепторы клеток инсулинзависимых тканей. Как раз посредством них осуществляется его влияние на обменные процессы.

Незаменимость вышеуказанного биологически активного вещества состоит в его деятельности: инсулин принимает участие не только в накоплении жиров, белков и углеводов, но и в регуляции их обменов. Кроме этого, он способствует усвоению глюкозы.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcopyrightru

Имеют место патологические изменения, связанные с инсулином. В разных ситуациях подобные заболевания спровоцированы его недостаточным синтезом, секрецией биологически неактивного гормона или невосприимчивость рецепторов тканей к инсулину. Пациенту с подобными проблемами необходима терапия, которая состоит в инъекции гормона извне. Инсулин, применяемый для терапии диабета, должен обладать безупречным качеством.

Открытие и изучение

Файл:Paul Langerhans.jpg

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Поль Лангерганс изучая с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее не известные клетки, образующие группы, которые были равномерно распределены по всей железе. Назначение этих «маленьких кучек клеток», впоследствии известных как «островки Лангерганса», было не понятно, но позднее Эдуад Лагус показал, что в них образуется секрет, который играет роль в регуляции пищеварения.

В 1889 году немецкий физиолог Оскар Минковски (Oscar Minkowski) чтобы показать, что значение поджелудочной железы в пищеварении надумано, поставил эксперимент, в котором произвёл удаление железы у здоровой собаки. Через несколько дней после начала эксперимента, помощник Минковски, который следил за лабораторными животными, обратил внимание на большое количество мух, которые слетались на мочу подопытной собаки.

Исследовав мочу, он обнаружил, что собака с мочой выделяет сахар. Это было первое наблюдение, позволившее связать работу поджелудочной железы и сахарный диабет. В 1901 году был сделан следующий важный шаг, Евген Опи (Eugene Opie) чётко показал, что «Сахарный диабет… обусловлен разрушением островков поджелудочной железы, и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены.» Связь между сахарным диабетом и поджелудочной железой была известна и раньше, но до этого не было ясно, что диабет связан именно с островками.

В следующие два десятилетия были предприняты несколько попыток выделить островковый секрет как потенциальное лекарство. В 1906 Georg Ludwig Zuelzer достиг некоторого успеха в снижении уровня глюкозы в крови подопытных собак панкреатическим экстрактом, но не мог продолжить свою работу. E.L. Scott между 1911 и 1912 в Чикагском университете использовал водный экстракт поджелудочной железы и отмечал «некоторое уменьшение гликозурии», но он не смог убедить своего руководителя в важности своих исследований, и вскоре эти эксперименты были прекращены.

Такой же эффект демонстрировал и Израэль Кляйнер в Рокфеллеровском университете в 1919, но его работа была прервана началом первой мировой войны, и он не смог её завершить. Похожую работу после опытов во Франции в 1921 году опубликовал и профессор физиологии Румынской школы медицины Никола Паулеско, и многие, в том числе и в Румынии, считают именно его первооткрывателем инсулина.

Файл:Bantbest.jpg

В 1921 году Фредерик Бантинг и Чарльз Бест, занимаясь исследовательской деятельностью в лаборатории Джона Маклеода в Университете Торонто, выделили из поджелудочной железы вещество (как потом определили, в состав которого входил инсулин), которое понижало содержание глюкозы в крови у собак с искуственно созданным сахарным диабетом.

В 1923 году Джеймс Коллип предложил метод очистки экстракта, получаемого из поджелудочной железы, что позже дало возможность выделять из поджелудочных желез свиней и крупного рогатого скота активные экстракты, позволяющие получать видимые результаты.

В 1923 году Бантинг и Маклеод за открытие инсулина получили Нобелевскую премию по медицине.

В 1926 году Дж. Абель и В. Дю-Виньо выделили инсулин в кристаллической форме.

Ранние исследования

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Пауль Лангерганс, изучая с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее неизвестные клетки, образующие группы, которые были равномерно распределены по всей железе. Назначение этих «маленьких кучек клеток», впоследствии известных как «островки Лангерганса», было непонятно, но позднее Эдуард Лагус показал, что в них образуется секрет, который играет роль в регуляции пищеварения.

В 1889 году немецкий физиолог Оскар Минковский, чтобы показать, что значение поджелудочной железы в пищеварении надумано, поставил эксперимент, в котором произвёл удаление железы у здоровой собаки. Через несколько дней после начала эксперимента, помощник Минковского, который следил за лабораторными животными, обратил внимание на большое количество мух, которые слетались на мочу подопытной собаки.

Работы Соболева

В 1900 годуЛ. В. Соболев (1876—1919) экспериментально обнаружил, что после перевязки протоков поджелудочной железы железистая ткань атрофируется, а островки Лангерганса сохраняются[4]. Опыты проводились в лаборатории И. П. Павлова. Поскольку активность островковых клеток сохраняется, диабет при этом не возникает.

Эти результаты наряду с известным фактом изменения островков у больных диабетом позволили Соболеву сделать заключение, что островки Лангерганса необходимы для регуляции углеводного обмена. Кроме того, Соболев предложил использовать железу новорожденных животных, у которых островки хорошо развиты по отношению к пищеварительному аппарату, для выделения вещества, обладающего противодиабетическим действием.

Схема синтеза инсулина

В 1901 году был сделан следующий важный шаг: Евгений Опи[en] показал, что «Сахарный диабет… обусловлен разрушением островков поджелудочной железы, и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены»[источник не указан 61 день]. Связь между сахарным диабетом и поджелудочной железой была известна и раньше, но до этого не было ясно, что диабет связан именно с островками.

В следующие два десятилетия были предприняты несколько попыток выделить островковый секрет как потенциальное лекарство. В 1906 Звельцер[de] достиг некоторого успеха в снижении уровня глюкозы в крови подопытных собак панкреатическим экстрактом, но не мог продолжить свою работу. Скотт (E. L. Scott) между 1911 и 1912 годами в Чикагском университете использовал водный экстракт поджелудочной железы и отмечал «некоторое уменьшение глюкозурии», но он не смог убедить своего руководителя в важности своих исследований, и вскоре эти эксперименты были прекращены.

Такой же эффект демонстрировал и Израэль Клейнер[en] в Рокфеллеровском университете в 1919, но его работа была прервана началом первой мировой войны, и он не смог её завершить. Похожую работу после опытов во Франции в 1921 году опубликовал и профессор физиологии Бухарестской школы медицины и фармакологии Николае Паулеско, и в Румынии его считают первооткрывателем инсулина.

Однако практическое выделение инсулина принадлежит группе учёных Торонтского университета. Фредерик Бантинг знал о работах Соболева и практически реализовал идеи Соболева, но не сослался на них[4]. Из его записок: «перевязать собаке панкреатический проток. Оставить собаку, пока не разрушатся ацинусы и останутся только островки. Попытаться выделить внутренний секрет и подействовать на гликозурию…»

В Торонто Бантинг встретился с Дж. Маклеодом и изложил ему свои соображения в надежде заручиться его поддержкой и получить необходимое для работы оборудование. Идея Бантинга сперва показалась профессору абсурдной и даже смешной. Но молодому учёному всё-таки удалось убедить Маклеода поддержать проект.

И летом 1921 года он предоставил Бантингу университетскую лабораторию и ассистента, 22-летнего Чарльза Беста, а также выделил ему 10 собак. Их метод заключался в том, что вокруг выводного протока поджелудочной железы затягивалась лигатура, препятствуя выделению из железы панкреатического сока, и спустя несколько недель, когда внешнесекреторные клетки погибли, в живых оставались тысячи островков, из которых им удалось выделить белок, который достоверно снижал уровень сахара в крови у собак с удалённой поджелудочной железой. Сперва его назвали «айлетин».

Вернувшись из Европы, Маклеод оценил значение всей проделанной его подчинённым работы, однако для того, чтобы быть полностью уверенным в эффективности метода, профессор потребовал ещё раз проделать эксперимент в своем присутствии. И спустя несколько недель стало ясно, что вторая попытка также успешна.

Предлагаем ознакомиться  Что такое шизофрения признаки

Однако выделение и очистка «айлетина» из поджелудочных желез собак было чрезвычайно трудоёмкой и длительной работой. Бантинг решил попытаться использовать в качестве источника поджелудочные железы плодов телят, в которых ещё не вырабатываются пищеварительные ферменты, но уже синтезируется достаточное количество инсулина.

Признаки молекулы инсулина

11 января 1922 года, после множества успешных испытаний с собаками, страдающему диабетом 14-летнему Леонарду Томпсону была сделана первая в истории инъекция инсулина. Однако первый опыт применения инсулина оказался неудачным. Экстракт оказался недостаточно очищенным, и это привело к развитию аллергии, поэтому инъекции инсулина были приостановлены.

Следующие 12 дней Коллип напряжённо работал в лаборатории над улучшением экстракта. А 23 января Леонарду была введена вторая доза инсулина. На сей раз успех был полным, не было не только явных побочных действий, но и у больного перестал прогрессировать диабет. Однако впоследствии Бантинг и Бест не сработались с Коллипом и вскоре с ним расстались.

Потребовались большие количества чистого инсулина. И прежде чем был найден эффективный способ быстрого промышленного получения инсулина, была проведена очень большая работа. Важную роль в этом сыграло знакомство Бантинга с Илаем Лилли (англ.)русск., совладельцем одной из крупнейших мировых фармацевтических компании Eli Lilly and Company.[источник не указан 2925 дней]

За это революционное открытие Маклеод и Бантинг в 1923 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. Бантинг сперва был сильно возмущён, что его помощник Бест не был представлен к награде вместе с ним, и поначалу даже демонстративно отказался от денег, но потом всё же согласился принять премию, и свою часть торжественно разделил с Бестом[5].

Так же поступил и Маклеод, поделив свою премию с Коллипом[источник не указан 3330 дней]. Патент на инсулин был продан Торонтскому университету за один доллар. Промышленное коммерческое производство инсулинов под торговой маркой Илетин было начато в 1923 году фармацевтической компанией Eli Lilly and Company[6].

Строение

Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка, B-цепь образована 30 аминокислотными остатками. Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина, третья дисульфидная связь расположена в A-цепи.

Первичная структура инсулина у разных биологических видов несколько различается, как различается и его важность в регуляции обмена углеводов. Наиболее близким к человеческому является инсулин свиньи, который различается с ним всего одним аминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а в инсулине человека — треонин; бычий инсулин отличается тремя аминокислотными остатками.

Образование и секреция

Главным стимулом к синтезу и выделению инсулина служит повышение концентрации глюкозы в крови.

Синтез и выделение инсулина представляют собой сложный процесс, включающий несколько этапов. Первоначально образуется неактивный предшественник гормона, который после ряда химических превращений в процессе созревания превращается в активную форму.

Ген, кодирующий первичную структуру предшественника инсулина, локализуется в коротком плече 11 хромосомы.

На рибосомах шероховатой эндоплазматической сети синтезируется пептид-предшественник — т.н. препроинсулин. Он представляет собой полипептидную цепь, построенную из 110 аминокислотных остатков и включает в себя расположенные последовательно: L-пептид, B-пептид, C-пептид и A-пептид.

Почти сразу после синтеза в ЭПР от этой молекулы отщепляется сигнальный (L) пептид — последовательность из 24 аминокислот, которые необходимы для прохождения синтезируемой молекулы через гидрофобную липидную мембрану ЭПР. Образуется проинсулин, который транспортируется в комплекс Гольджи, далее в цистернах которого происходит так называемое созревание инсулина.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Созревание является наиболее длительным этапом образования инсулина. В процессе созревания из молекулы проинсулина с помощью специфических эндопептидаз вырезается C-пептид — фрагмент из 31 аминокислоты, соединяющий B-цепь и A-цепь. То есть молекула проинсулина разделяется на инсулин и биологически инертный пептидный остаток.

В секреторных гранулах инсулин, соединяясь с ионами цинка, образует кристаллические гексамерные агрегаты.

Файл:Podgelud.jpg

Бета-клетки островков Лангерганса чувствительны к изменению уровня глюкозы в крови; выделение ими инсулина в ответ на повышение концентрации глюкозы реализуется по следующему механизму:

  • Глюкоза свободно транспортируется в бета-клетки специальным белком-переносчиком GluT 2
  • В клетке глюкоза подвергается гликолизу и далее окисляется в дыхательном цикле с образованием АТФ; интенсивность синтеза АТФ зависит от уровня глюкозы в крови.
  • АТФ регулирует закрытие ионных калиевых каналов, приводя к деполяризации мембраны.
  • Деполяризация вызывает открытие потенциал-зависимых кальциевых каналов, это приводит к току кальция в клетку.
  • Повышение уровня кальция в клетке активирует фосфолипазу C, которая расщепляет один из мембранных фосфолипидов — фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат — на инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерат.
  • Инозитолтрифосфат связывается с рецепторными белками ЭПР. Это в приводит к высвобождению связанного внутриклеточного кальция и резкому повышению его концентрации.
  • Значительное увеличение концентрации в клетке ионов кальция приводит к высвобождению заранее синтезированного инсулина, хранящегося в секреторных гранулах.

В зрелых секреторных гранулах кроме инсулина и C-пептида находятся ионы цинка и небольшие количества проинсулина и промежуточных форм.

Выделение инсулина из клетки происходит путём экзоцитоза — зрелая секреторная гранула приближается к плазматической мембране и сливается с ней, и содержимое гранулы выдавливается из клетки. Изменение физических свойств среды приводит к отщеплению цинка и распаду кристаллического неактивного инсулина на отдельные молекулы, которые и обладают биологической активностью.

Понижается секреция инсулина под влиянием соматостатина.

Бета-клетки также находятся под влиянием автономной нервной системы.

Причём синтез инсулина заново стимулируется глюкозой и холинергическими нервными сигналами.

Синтез в клетке

Посттрансляционные модификации инсулина. 1) Препроинсулин (L — лидерный пептид, B — участок 1, C — участок 2, А — участок 3) 2) Спонтанный фолдинг 3) Образование дисульфидного мостика между А и В 4) Лидерный пептид и C отрезаются 5) Конечная молекула

Посттрансляционные модификации инсулина. 1) Препроинсулин (L — лидерный пептид, B — участок 1, C — участок 2, А — участок 3) 2) Спонтанный фолдинг 3) Образование дисульфидного мостика между А и В 4) Лидерный пептид и C отрезаются 5) Конечная молекула

Синтез и выделение инсулина представляют собой сложный процесс, включающий несколько этапов. Первоначально образуется неактивный предшественник гормона, который после ряда химических превращений в процессе созревания превращается в активную форму. Инсулин вырабатывается в течение всего дня, а не только в ночные часы.

На рибосомах шероховатой эндоплазматической сети синтезируется пептид-предшественник — т. н. препроинсулин. Он представляет собой полипептидную цепь, построенную из 110 аминокислотных остатков и включает в себя расположенные последовательно: L-пептид, B-пептид, C-пептид и A-пептид.

Почти сразу после синтеза в ЭПР от этой молекулы отщепляется сигнальный (L) пептид — последовательность из 24 аминокислот, которые необходимы для прохождения синтезируемой молекулы через гидрофобную липидную мембрану ЭПР. Образуется проинсулин, который транспортируется в комплекс Гольджи, далее в цистернах которого происходит так называемое созревание инсулина.

Созревание является наиболее длительным этапом образования инсулина. В процессе созревания из молекулы проинсулина с помощью специфических эндопептидаз вырезается C-пептид — фрагмент из 31 аминокислоты, соединяющий B-цепь и A-цепь. То есть молекула проинсулина разделяется на инсулин и биологически инертный пептидный остаток.

Секреция

  • Глюкоза свободно транспортируется в бета-клетки специальным белком-переносчиком GluT 2.
  • В клетке глюкоза подвергается гликолизу и далее окисляется в дыхательном цикле с образованием АТФ; интенсивность синтеза АТФ зависит от уровня глюкозы в крови.
  • АТФ регулирует закрытие ионных калиевых каналов, приводя к деполяризации мембраны.
  • Деполяризация вызывает открытие потенциал-зависимых кальциевых каналов, это приводит к току кальция в клетку.
  • Повышение уровня кальция в клетке активирует фосфолипазу C, которая расщепляет один из мембранных фосфолипидов — фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат — на инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерат.
  • Инозитолтрифосфат связывается с рецепторными белками ЭПР. Это приводит к высвобождению связанного внутриклеточного кальция и резкому повышению его концентрации.
  • Значительное увеличение концентрации в клетке ионов кальция приводит к высвобождению заранее синтезированного инсулина, хранящегося в секреторных гранулах.

В зрелых секреторных гранулах кроме инсулина и C-пептида находятся ионы цинка, амилин и небольшие количества проинсулина и промежуточных форм.

Признаки молекулы инсулина

Выделение инсулина из клетки происходит путём экзоцитоза — зрелая секреторная гранула приближается к плазматической мембране и сливается с ней, и содержимое гранулы выдавливается из клетки. Изменение физических свойств среды приводит к отщеплению цинка и распаду кристаллического неактивного инсулина на отдельные молекулы, которые и обладают биологической активностью.

Регуляция

Синтез инсулина заново стимулируется глюкозой и холинергическими нервными сигналами.

Заболевания, связанные с действием инсулина

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Так или иначе инсулин затрагивает все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина касается именно обмена углеводов. Основное влияние инсулина на углеводный обмен связано с усилением транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Активация инсулинового рецептора запускает внутриклеточный механизм, который напрямую влияет на поступление глюкозы в клетку путём регуляции количества и работы мембранных белков, переносящих глюкозу в клетку.

Предлагаем ознакомиться  Как лечить мастит при грудном вскармливании

В наибольшей степени от инсулина зависит транспорт глюкозы в двух типах тканей: мышечная ткань (миоциты) и жировая ткань (адипоциты) — это т. н. инсулинозависимые ткани. Составляя вместе почти 2/3 всей клеточной массы человеческого тела, они выполняют в организме такие важные функции как движение, дыхание, кровообращение и т. п., осуществляют запасание выделенной из пищи энергии.

Механизм

На схеме показан процесс регуляции процесса переноса глюкозы, посредством воздействия инсулина на рецептор и передачи сигнала от рецептора (запуская киназные каскады, выступающих в роли вторичных мессенджеров) к ГЛЮТ-4, который находится в цитоплазме в виде везикул, как только путь сигнала завершён, ГЛЮТ-4 немедленно встраивается в цитоплазматическую мембрану, позволяя глюкозе пройти через его протеиновые каналы во внутрь клетки.

На схеме показан процесс регуляции процесса переноса

глюкозы

, посредством воздействия инсулина на рецептор и передачи сигнала от рецептора (запуская киназные каскады, выступающих в роли

вторичных мессенджеров

) к

ГЛЮТ-4

, который находится в

цитоплазме

в виде везикул, как только путь сигнала завершён, ГЛЮТ-4 немедленно встраивается в

цитоплазматическую мембрану

, позволяя глюкозе пройти через его протеиновые каналы во внутрь клетки.

Подобно другим гормонам, инсулин осуществляет своё действие через белок-рецептор.

Инсулиновый рецептор представляет собой сложный интегральный белок клеточной мембраны, построенный из двух субъединиц (a и b), причём каждая из них образована двумя полипептидными цепочками.

.Маклеод (1876–1935)

Инсулин с высокой специфичностью связывается и распознаётся а-субъединицей рецептора, которая при присоединении гормона изменяет свою конформацию. Это приводит к появлению тирозинкиназной активности у субъединицы b, что запускает разветвлённую цепь реакций по активации ферментов, которая начинается с аутофосфорилирования рецептора.

Весь комплекс биохимических последствий взаимодействия инсулина и рецептора ещё до конца не вполне ясен, однако известно, что на промежуточном этапе происходит образование вторичных посредников: диацилглицеролов и инозитолтрифосфата, одним из эффектов которых является активация фермента — протеинкиназы С, с фосфорилирующим (и активирующим) действием которой на ферменты и связаны изменения во внутриклеточном обмене веществ.

Усиление поступления глюкозы в клетку связано с активирующим действием посредников инсулина на включение в клеточную мембрану цитоплазматических везикул, содержащих белок-переносчик глюкозы GLUT4.

Инсулин оказывает на обмен веществ и энергии сложное и многогранное действие. Многие из эффектов инсулина реализуются через его способность действовать на активность ряда ферментов.

Инсулин является основным гормоном, снижающим содержание глюкозы в крови (уровень глюкозы также снижается и андрогенами, которые выделяются сетчатой зоной коры надпочечников), это реализуется через:

  • усиление поглощения клетками глюкозы и других веществ;
  • активацию ключевых ферментов гликолиза;
  • увеличение интенсивности синтеза гликогена — инсулин форсирует запасание глюкозы клетками печени и мышц путём полимеризации её в гликоген;
  • уменьшение интенсивности глюконеогенеза — снижается образование в печени глюкозы из различных веществ

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafetyru

Анаболические эффекты:

  • усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина);
  • усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также ионов магния и фосфат-ионов;
  • усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка;
  • усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию: в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров.

Антикатаболические эффекты:

  • подавляет гидролиз белков — уменьшает деградацию белков;
  • уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь.

Инсулин отвечает за промежуточный обмен веществ. Инсулин снижает сахар в крови. Именно благодаря инсулину глюкоза легко поступает в мышечные и жировые клетки и именно благодаря инсулину новые молекулы глюкозы в печени образуются в замедленном режиме. Более того, инсулин дает возможность глюкозе запастись в нашем организме в виде гликогена. Инсулин также способствует накоплению других веществ, которые поставляют нам энергию – это, прежде всего, белки и жиры.

Инсулин препятствует распаду этих веществ и не дает нашему организму бездумно их расходовать.

Инсулин зачастую скапливается в поджелудочной железе, и для его высвобождения и выработки в нужном количестве необходимо повысить уровень глюкозы в крови.

Выработка инсулина идет постоянно и без перерывов, но скорость этого процесса может изменяться. Действие инсулина строго скоординировано с секрецией и действием других гормонов, которые способствуют росту уровня глюкозы в крови. Именно поэтому уровень глюкозы заключен в пределах нормы, который составляет 80-100 мг глюкозы в 100 мл крови.

Отработавший инсулин оседает в печени и почках, при этом период полураспада препарата в человеческом организме – одна - две минуты.

Инсулин применяют как лекарственное средство при диабете. При этом инсулин выделяют из организма свиней или коров. С недавнего времени инсулин стали синтезировать специальными бактериями. Под действием желудочного сока инсулин расщепляется, поэтому его назначают в виде подкожных или внутримышечных инъекций, а также капельных вливаний.

Подобно другим гормонам своё действие инсулин осуществляет через белок-рецептор.

Инсулиновый рецептор представляет собой сложный интегральный белок клеточной мембраны, построенный из 2 субъединиц (a и b), причём каждая из них образована двумя полипептидными цепочками.

Механизм регуляции секреции инсулина

Инсулин с высокой специфичностью связывается и распознаётся а-субъединицей рецептора, которая при присоединении гормона изменяет свою конформацию. Это приводит к появлению тирозинкиназной активности у субъединицы b, что запускает разветвлённую цепь реакций по активации ферментов, которая начинается с самофосфорилирования рецептора.

Весь комплекс биохимических последствий взаимодействия инсулина и рецептора ещё до конца не вполне ясен, однако известно, что на промежуточном этапе происходит образование вторичных посредников: диацилглицеролов и инозитолтрифосфата, одним из эффектов которых является активация фермента — протеинкиназы С, с фосфорилирующим (и активирующим) действием которой на ферменты и связаны изменения во внутриклеточном обмене веществ.

Усиление поступления глюкозы в клетку связано с активирующим действием посредников инсулина на включение в клеточную мембрану цитоплазматических везикул, содержащих белок-переносчик глюкозы GluT 4.

Комплекс инсулин—рецептор после образования погружается в цитозоль и в дальнейшем разрушается в лизосомах. Причём деградации подвергается лишь остаток инсулина, а освобождённый рецептор транспортируется обратно к мембране и снова встраивается в неё.

Инсулин — единственный гормон, снижающий содержание глюкозы в крови, это реализуется через:

  • усиление поглощения клетками глюкозы и других веществ;
  • активацию ключевых ферментов гликолиза;
  • увеличение интенсивности синтеза гликогена — инсулин форсирует запасание глюкозы клетками печени и мышц путём полимеризации её в гликоген;
  • уменьшение интенсивности глюконеогенеза — снижается образование в печени глюкозы из различных веществ

Анаболические эффекты

  • усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина);
  • усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата;
  • усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка;
  • усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию — в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров.

Антикатаболические эффекты

  • подавляет гидролиз белков — уменьшает деградацию белков;
  • уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь.

Регуляция уровня глюкозы в крови

Поддержание оптимальной концентрации глюкозы в крови — результат действия множества факторов, сочетание слаженной работы многих систем организма. Ведущая роль в поддержании динамического равновесия между процессами образования и утилизации глюкозы принадлежит гормональной регуляции.

В среднем уровень глюкозы в крови здорового человека, в зависимости от давности употребления пищи, колеблется от 2,7 до 8,3 (норма натощак 3,3—5,5) ммоль/л, однако сразу после приёма пищи концентрация резко возрастает на короткое время.

Когда уровень глюкозы снижается ниже нормального физиологического значения, секреция инсулина бета-клетками снижается, но в норме никогда не прекращается. Если же уровень глюкозы падает до опасного уровня, высвобождаются так называемые контринсулиновые (гипергликемические) гормоны (наиболее известны глюкокортикоиды и глюкагон — продукт секреции альфа-клетокпанкреатических островков), которые вызывают высвобождение глюкозы в кровь. Адреналин и другие гормоны стресса сильно подавляют выделение инсулина в кровь.

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

Точность и эффективность работы этого сложного механизма является непременным условием нормальной работы всего организма, здоровья. Длительное повышенное содержание глюкозы в крови (гипергликемия) является главным симптомом и патогенетической сущностью сахарного диабета. Гипогликемия — понижение содержания глюкозы в крови — часто имеет ещё более серьёзные последствия. Так, экстремальное падение уровня глюкозы может быть чревато развитием гипогликемической комы и смертью.

Гипергликемия

Гипергликемия — увеличение уровня сахара в крови.

В состоянии гипергликемии увеличивается поступление глюкозы как в печень, так и в периферические ткани. Как только уровень глюкозы превышает некоторый порог, поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин.

Гипогликемия

Гипогликемия — патологическое состояние, характеризующееся снижением уровня глюкозы периферической крови ниже нормы (< 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.

Основная статья:Уровень глюкозы в крови

Поддержание оптимальной концентрации глюкозы в крови — результат действия множества факторов, сочетание слаженной работы почти всех систем организма. Однако главная роль в поддержании динамического равновесия между процессами образования и утилизации глюкозы принадлежит гормональной регуляции.

Механизмы влияния инсулина на метаболизм и скорость развития эффектов

В среднем уровень глюкозы в крови здорового человека колеблется от 2,7 до 8,3 ммоль/л, однако сразу после приёма пищи концентрация резко возрастает на короткое время.

Предлагаем ознакомиться  Пенталгин как действует | Здоровье Сердца

Две группы гормонов противоположно влияют на концентрацию глюкозы в крови:

  • единственный гипогликемический гормон — инсулин
  • и гипергликемические гормоны (такие как глюкагон, гормон роста и адреналин), которые повышают содержание глюкозы в крови

Когда уровень глюкозы опускается ниже нормального физиологического значения, высвобождение инсулина из B-клеток замедляется (но в норме никогда не останавливается). Если же уровень глюкозы падает до опасного уровня, высвобождаются так называемые контринсулярные (гипергилкемические) гормоны (наиболее известный — глюкагон α-клеток панкреатических островков), которые вызывают высвобождение глюкозы из клеточных запасов в кровь. Адреналин и другие гормоны стресса сильно подавляют выделение инсулина в кровь.

Точность и эффективность работы этого сложного механизма является непременным условием нормальной работы всего организма, здоровья. Длительное повышенное содержание глюкозы в крови (гипергликемия) является главным симптомом и повреждающим фактором сахарного диабета. Гипогликемия — понижение содержания глюкозы в крови — часто имеет ещё более серьёзные последствия. Так, экстремальное падение уровня глюкозы может быть чревато развитием гипогликемической комы и смертью.

Гипогликемия — патологическое состояние, характеризующееся снижением уровня глюкозы периферической крови ниже нормы (обычно, 3,3 ммоль/л). Развивается вследствие передозировки сахароснижающих препаратов, избыточной секреции инсулина в организме. Гипогликемия может привести к развитию гипогликемической комы и привести к гибели человека.
См. статью Гипогликемия

Как самостоятельно вводить инсулин Править

Перед инъекцией инсулина, как и любого другого препарата, необходимо вымыть руки с мылом и при необходимости обработать место инъекции спиртовым раствором.

Теперь необходимо определиться с местом введения инсулина. Инсулин всегда вводится подкожно, но из разных участков тела инсулин с разной скоростью поступает в кровь. Быстрее всего инсулин поступает в кровь при инъекциях в области живота. Если врач вам назначил инсулин короткого действия, то вводить его надо через живот, если длительного действия, то через ягодичную мышцу.

Перед введением инсулина его надо хорошенько взболтать. Затем следует установить иглу в колпачке и после этого колпачок с иглы можно снять.

Перед инъекцией необходимо убедиться, что дозировка инсулина на шприце установлена правильно. Захватите кожную складку на животе и начинайте медленно вводить инсулин. Не спешите – так инсулин лучше распределится. Как только вы нажали на пуск до упора, можете отпустить складку, затем извлеките иглу наполовину и через 10 секунд извлеките ее полностью.

InsulinHexamer.jpg

Разные виды инсулина вводят по-разному и в разных дозировках. Поэтому, следует обязательно проконсультироваться с лечащим врачом. Например, Новорапид и Актрапид следует вводить через живот, поскольку эти инсулины являются инсулинами короткого действия. Протафан является инсулином более продолжительного действия, и вводить его надо через переднюю поверхность бедра.

Клиренс

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Элиминация инсулина из кровотока осуществляется преимущественно печенью и почками.

Клиренс в печени

При прохождении через портальную систему печени в норме связывается и разрушается до 60 % секретируемого поджелудочной железой инсулина, ещё 35—40 % элиминируется почками (однако в случае введения экзогенного инсулина при сахарном диабете бо́льшая нагрузка ложится на почки[источник не указан 3350 дней], так как вводимый парентерально инсулин минует портальную вену).

Клиренс в почках

Инсулин имеет молекулярную массу 5808 Да и поэтому свободно попадает через клубочек в капсулу Боумена-Шумлянского. Из просвета канальца инсулин извлекается переносчиком, после чего он поступает в лизосомы канальцевого эпителия и распадается до аминокислот.

Клиренс в тканях

Определённая (незначительная) фракция инсулина разрушается на уровне тканей-мишеней: после индукции сигнальных путей комплекс «инсулин рецептор» погружается в цитозоль и подвергается протеолизу в лизосомах (деградации подвергается лишь остаток инсулина, а освобождённый рецептор транспортируется обратно к мембране и снова встраивается в неё).

Правила хранения инсулина Править

PBB GE INS 206598 at tn.png

При хранении инсулина в домашних условиях следует соблюдать определенные правила, иначе он может стать непригодным для инъекций и может нанести вред здоровью больного. Хранить инсулин лучше всего в холодильнике или в любом другом холодном месте, например, на балконе в зимнее время. Инсулин не любит прямых солнечных лучей, сильного взбалтывания и очень высоких либо очень низких температур.

Если вам надо куда-то уехать, держите инсулин при себе. Например, в самолете в отделении багажа температура часто может резко опускаться, а в таких условиях инсулин просто погибнет. В общем, всегда следите за температурой среды, где хранится инсулин: не должно быть ни очень холодно, ни очень жарко.
Если вам надо растянуть один флакон инсулина на несколько инъекций, то есть он уже открыт, храните его при комнатной температуре, но не более 6 недель, иначе он испортится.

Если в вашей стране жаркий климат, то лучше всего после каждого использования флакона снова помещать его в холодильник.
Если инсулин уже находится в шприце, но вам нужна меньшая доза, то вы можете спокойно хранить неиспользованную дозу инсулина при комнатной температуре. Одного инсулинового шприца-ручки может хватить на несколько дней.

Если инсулин хранить по этим правилам, то единственное, на что вы должны будете обратить внимание – это на срок его хранения, указанный на упаковке.

Лечение сахарного диабета с использованием инсулина Править

Диабет обязательно следует лечить – это известно всем. В последней стадии диабет может стать причиной комы и даже смерти.

⚙️

Лечится диабет при помощи инсулина, который необходимо вводить больным на протяжении длительного времени каждый день. Перед назначением лечения, врач должен найти именно ту дозировку инсулина, которая обеспечит нормальную жизнедеятельность конкретного пациента. Прежде всего, необходимо оценить уровень сахара в крови больного и некоторые другие факторы.

Инсулин вводится специальными инсулиновыми шприцами или помпами, которые очень точны в количестве вводимого инсулина. Кроме инсулиновых инъекций, зачастую больному выписывают ряд медикаментов для понижения уровня сахара в крови. Кроме инсулина и медикаментов, больной должен соблюдать диету и есть как можно меньше углеводов.

У всех больных диабетом дома должен быть глюкометр – это прибор по измерению уровня сахара в крови. Пользоваться им очень просто.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

Лечение инсулином может длиться от нескольких недель до нескольких лет, а то и всю жизнь. Это зависит от причины, вызвавшей изменения уровня сахара в крови. Если это стресс, то лечение инсулином может длиться несколько дней. Если же видимой причины нет, это значит, что организм вырабатывает инсулин в недостаточном количестве, поэтому принимать инсулин надо на протяжении всей жизни.

Обычно инъекции инсулина делаются подкожно в области живота самими больными. У инсулиновых шприцов очень короткие и тонкие иглы, поэтому инъекции почти не чувствуются и являются абсолютно безболезненными.

Стволовые клетки производят инсулин Править

Американские ученые в ходе исследований сумели создать специальные клетки, которые производят инсулин. Эти клетки были получены из клеток кожи человека. Получение этих клеток дает надежду на то, что в скором времени диабет можно будет полностью вылечить или хотя бы создать новый, более эффективный и легкий метод лечения сахарного диабета.

Для создания клеток, производящих инсулин, клетки кожи были перепрограммированы в стволовые клетки. Стволовые клетки могут давать жизнь всем другим клеткам нашего организма. После создания стволовых клеток из кожи человека, эти клетки можно спрограммировать на выработку инсулина или выполнение любой другой функции.

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertiseru

Это было первое исследование в области применения стволовых клеток для производства инсулина. Это дает надежду, что инсулинозависимые больные, которым необходимо ежедневно делать инъекции инсулина, в будущем избавятся от этой необходимости. Стволовые клетки, производящие инсулин, можно вживлять больным сахарным диабетом, что позволит им навсегда забыть об инъекциях инсулина.

, ,
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Adblock detector