Η δομή της βιοχημείας της ινσουλίνης. Η ινσουλίνη είναι η νεότερη ορμόνη

Ινσουλίνη - (από το λατινικό insula - νησί) - μια ορμόνη πεπτιδικής φύσης, σχηματίζεται στα βήτα κύτταρα των νησίδων Langerhans του παγκρέατος. Το μόριο της ινσουλίνης αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες περιλαμβάνουν 51 υπολείμματα αμινοξέων: η Α-αλυσίδα αποτελείται από 21 υπολείμματα αμινοξέων, η Β-αλυσίδα σχηματίζεται από 30 υπολείμματα αμινοξέων. Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες συνδέονται με δύο δισουλφιδικές γέφυρες μέσω υπολειμμάτων κυστεΐνης, ο τρίτος δισουλφιδικός δεσμός βρίσκεται στην Α-αλυσίδα.

Η πρωτογενής δομή της ινσουλίνης διαφέρει κάπως μεταξύ των διαφορετικών ειδών, όπως διαφέρει και ο ρόλος της στη ρύθμιση του μεταβολισμού των υδατανθράκων. Η ινσουλίνη χοίρου είναι περισσότερο παρόμοια με την ανθρώπινη ινσουλίνη, διαφέρουν σε ένα κατάλοιπο αμινοξέος: στη θέση 30 της αλυσίδας Β της ινσουλίνης χοίρου υπάρχει αλανίνη και στην ανθρώπινη ινσουλίνη υπάρχει θρεονίνη. Η βόεια ινσουλίνη διαφέρει κατά τρία υπολείμματα αμινοξέων.

Οι αλυσίδες συνδέονται μεταξύ τους μέσω δύο δισουλφιδικών γεφυρών (αποδεικνύεται ότι η καθεμία σχηματίζεται από δύο άτομα θείου) και η τρίτη δισουλφιδική γέφυρα λειτουργεί ως σύνδεσμος μεταξύ των αμινοξέων της αλυσίδας Α που απέχουν μεταξύ τους. Οι συνδεδεμένες αλυσίδες κάμπτονται ελαφρά και διπλώνουν σε μια σφαιρική δομή είναι αυτή η διαμόρφωση του μορίου της ορμόνης που είναι σημαντική για την εκδήλωση της βιολογικής του δραστηριότητας.

Επηρεάζει σημαντικά τον μεταβολισμό σχεδόν σε όλους τους ιστούς. Όσον αφορά τη χημική της δομή, αυτή η ένωση βρίσκεται κάπου μεταξύ πολυπεπτιδίων και πρωτεϊνών. Η ινσουλίνη παράγεται στο πάγκρεας των ζώων και των ανθρώπων. Στα βήτα κύτταρα του παγκρέατος, η ινσουλίνη σχηματίζεται από έναν πρόδρομο - την προϊνσουλίνη, ένα πολυπεπτίδιο 84 υπολειμμάτων αμινοξέων που δεν έχει ορμονική δράση. Η ινσουλίνη είναι ένας ειδικός παράγοντας που τείνει να μειώνει το σάκχαρο και ρυθμίζει επίσης το μεταβολισμό των υδατανθράκων. επηρεάζει την αυξημένη απορρόφηση της γλυκόζης από τους ιστούς και τη βοηθά να μετατραπεί σε γλυκογόνο και επίσης διευκολύνει τη διείσδυση της γλυκόζης στα κύτταρα των ιστών. Η ινσουλίνη δεν έχει μόνο υπογλυκαιμική δράση, έχει και μια σειρά από άλλες επιδράσεις: επηρεάζει την αύξηση των αποθεμάτων γλυκογόνου στους μύες, έχει διεγερτική επίδραση στη σύνθεση των πεπτιδίων και μειώνει την κατανάλωση πρωτεΐνης. Σε ορισμένα αθλήματα, αυτό το φάρμακο εκτιμάται λόγω του γεγονότος ότι έχει έντονο αναβολικό αποτέλεσμα.

Ιστορικό υπόβαθρο

Η κύρια λειτουργία της ινσουλίνης είναι να παρέχει στα κύτταρα του σώματος ένα σημαντικό ενεργειακό υλικό - τη γλυκόζη.

Εάν υπάρχει έλλειψη ινσουλίνης, τα κύτταρα αδυνατούν να απορροφήσουν τη γλυκόζη, εμφανίζεται συσσώρευση στο αίμα και ιστοί και όργανα υπόκεινται σε ενεργειακή πείνα. Εάν υπάρχει έλλειψη ινσουλίνης, μπορεί να αρχίσει να αναπτύσσεται μια πολύ σοβαρή ασθένεια (σακχαρώδης διαβήτης).

Μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα. ασθενείς με διαβήτη πέθαναν στην παιδική ηλικία ή σε νεαρή ηλικία, λόγω της ανάπτυξης επιπλοκών που προκλήθηκαν από τη νόσο, σχεδόν κανείς δεν έζησε περισσότερο από 5-7 χρόνια μετά την έναρξη της νόσου.

Τι ρόλο παίζει το πάγκρεας στην ανάπτυξη; σακχαρώδη διαβήτη, έμαθε μόλις στα τέλη του 19ου αιώνα. Το 1869 στο Βερολίνο, ο 22χρονος Paul Langerhans, τότε φοιτητής ιατρικής, διεξήγαγε έρευνα χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο στη δομή του παγκρέατος. Παρατήρησε άγνωστα κύτταρα που σχημάτιζαν ομάδες ομοιόμορφα κατανεμημένες σε όλο τον αδένα. Παρόλα αυτά, η λειτουργία αυτών των κελιών, που αργότερα ονομάστηκαν νησίδες Langerhans προς τιμήν του μαθητή, συνέχισε να μην έχει μελετηθεί.

Λίγο καιρό αργότερα, ο Ernst Laco διατύπωσε την υπόθεση ότι το πάγκρεας εμπλέκεται στη διαδικασία της πέψης. Το 1889, ο Γερμανός φυσιολόγος Oskar Minkowski προσπάθησε να αποδείξει ότι αυτή η δήλωση δεν είχε καμία σχέση με την πραγματικότητα. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποίησε ένα πείραμα στο οποίο αφαίρεσε τον αδένα από έναν υγιή σκύλο. Μερικές μέρες μετά την έναρξη του πειράματος, ο βοηθός του Minkowski, ο οποίος παρακολουθούσε την κατάσταση των πειραματόζωων, παρατήρησε ότι πολλές μύγες συρρέουν στα ούρα του πειραματόζωου.

Πραγματοποιήθηκε εξέταση ούρων, κατά την οποία ανακαλύφθηκε ότι ο σκύλος, που δεν έχει πάγκρεας, εκκρίνει ζάχαρη μαζί με τα ούρα του. Αυτή ήταν η πρώτη παρατήρηση που έδειξε ότι υπάρχει κάποια σχέση μεταξύ της λειτουργίας του παγκρέατος και της ανάπτυξης σακχαρώδους διαβήτη. Το 1901, ο Eugene Opie απέδειξε ότι ο σακχαρώδης διαβήτης αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα διαταραχών στη δομή του παγκρέατος (πλήρης ή μερική καταστροφή των νησίδων Langerhans).

Το πρώτο άτομο που απομόνωσε την ινσουλίνη και τη χρησιμοποίησε με επιτυχία για τη θεραπεία ασθενών ήταν ο Καναδός φυσιολόγος Φρέντερικ Μπάντινγκ. Προσπαθούσε να δημιουργήσει μια θεραπεία για τον διαβήτη επειδή δύο φίλοι του είχαν πεθάνει από την ασθένεια. Ακόμη και πριν από αυτό, πολλοί ερευνητές που κατανοούσαν τον ρόλο του παγκρέατος στην ανάπτυξη του σακχαρώδους διαβήτη έκαναν προσπάθειες να απομονώσουν μια ουσία που επηρεάζει ειδικά τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα. Δυστυχώς, όλες οι προσπάθειες κατέληξαν σε αποτυχία.

Αυτό οφειλόταν εν μέρει στο γεγονός ότι τα παγκρεατικά ένζυμα (κυρίως η θρυψίνη) κατάφεραν να αποσυνθέσουν τουλάχιστον εν μέρει τα μόρια πρωτεΐνης ινσουλίνης προτού μπορέσουν να απομονωθούν από το εκχύλισμα ιστού του αδένα. Το 1906, ο Georg Ludwig Seltzer κατάφερε να επιτύχει κάποια επιτυχία στη μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα σε πειραματικούς σκύλους χρησιμοποιώντας ένα παγκρεατικό εκχύλισμα, αλλά δεν μπόρεσε να συνεχίσει τη δουλειά του. Ο Scott το 1911 στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο εργάστηκε με ένα υδατικό εκχύλισμα του παγκρέατος, παρατήρησε μια ελαφρά μείωση της γλυκοζουρίας σε πειραματόζωα. Λόγω του γεγονότος ότι ο υπεύθυνος του έργου δεν μπορούσε να πειστεί για τη σημασία της έρευνας που διεξάγεται, διακόπηκαν.

Το ίδιο αποτέλεσμα πέτυχε ο Ισραήλ Κλάινερ το 1919, δεν μπόρεσε να ολοκληρώσει το έργο του επειδή ξεκίνησε ο Πρώτος Παγκόσμιος Πόλεμος.

Παρόμοιο έργο δημοσιεύτηκε το 1921 από τον Nicola Paulesco, καθηγητή φυσιολογίας στη Ρουμανική Ιατρική Σχολή. Πολλοί ερευνητές, όχι μόνο στη Ρουμανία, πιστεύουν ότι αυτός ο επιστήμονας ήταν ο ανακάλυψε την ινσουλίνη. Παρόλα αυτά, τα εύσημα για την απομόνωση της ινσουλίνης, καθώς και την επιτυχή χρήση της, ανήκουν στον Frederick Banting.

Ο Banting εργάστηκε ως κατώτερος λέκτορας στο τμήμα ανατομίας και φυσιολογίας σε ένα καναδικό πανεπιστήμιο, ο επιβλέπων του ήταν ο καθηγητής John MacLeod, ο οποίος εκείνη την εποχή θεωρούνταν σπουδαίος ειδικός σε θέματα σχετικά με τον διαβήτη. Ο Banting προσπάθησε να επιτύχει ατροφία του παγκρέατος απολινώνοντας τους απεκκριτικούς πόρους (κανάλια) του για 6-8 εβδομάδες, διατηρώντας παράλληλα τις νησίδες Langerhans αναλλοίωτες από τις επιδράσεις των παγκρεατικών ενζύμων και λαμβάνοντας ένα καθαρό εκχύλισμα των κυττάρων αυτών των νησίδων.

Για τη διεξαγωγή αυτού του πειράματος χρειάστηκαν εργαστήριο, βοηθοί και πειραματόζωα, τα οποία ο Μπάντινγκ δεν είχε όλα.

Για βοήθεια, στράφηκε στον καθηγητή John McLeod, ο οποίος γνώριζε καλά όλες τις προηγούμενες αποτυχίες στη λήψη παγκρεατικών ορμονών. Εξαιτίας αυτού, αρχικά αρνήθηκε τον Μπάντινγκ. Παρόλα αυτά, ο Banting συνέχισε να επιμένει και την άνοιξη του 1921 ζήτησε ξανά από τον MacLeod άδεια να εργαστεί στο εργαστήριο για τουλάχιστον δύο μήνες. Λόγω του γεγονότος ότι τότε ήταν που ο McLeod σχεδίαζε να πάει στην Ευρώπη, και ως εκ τούτου το εργαστήριο ήταν ελεύθερο, έδωσε τη συγκατάθεσή του. Ως βοηθός, στον Banting δόθηκε ένας φοιτητής 5ου έτους, ο Charles Best, ο οποίος ήταν καλά γνώστης των μεθόδων για τον προσδιορισμό του σακχάρου στο αίμα και τα ούρα.

Για να πραγματοποιήσει το πείραμα, που απαιτούσε μεγάλα έξοδα, ο Μπάντινγκ πούλησε σχεδόν ό,τι είχε.

Αρκετοί σκύλοι είχαν απολινώσει τους παγκρεατικούς πόρους τους και περίμεναν μέχρι να ατροφήσει. Στις 27 Ιουλίου 1921, ένα εκχύλισμα του ατροφημένου παγκρέατος εγχύθηκε σε έναν σκύλο που δεν είχε πάγκρεας και βρισκόταν σε προκόμα. Λίγες ώρες αργότερα, ο σκύλος παρατήρησε μείωση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα και τα ούρα και η ακετόνη εξαφανίστηκε.

Στη συνέχεια χορηγήθηκε εκχύλισμα παγκρέατος για δεύτερη φορά και έζησε για άλλες 7 ημέρες. Είναι πιθανό ότι θα ήταν δυνατό να παραταθεί η ζωή του σκύλου για λίγο ακόμα, αλλά οι ερευνητές ξέμειναν από το απόσπασμα. Αυτό οφειλόταν στο γεγονός ότι η λήψη ινσουλίνης από το πάγκρεας των σκύλων είναι μια πολύ κοπιαστική και χρονοβόρα εργασία.

Στη συνέχεια, οι Banting και Best άρχισαν να εξάγουν ένα εκχύλισμα από το πάγκρεας αγέννητων μοσχαριών, που δεν είχαν αρχίσει ακόμη να παράγουν πεπτικά ένζυμα, αλλά παρήγαγαν ήδη επαρκείς ποσότητες ινσουλίνης. Η ποσότητα της ινσουλίνης ήταν πλέον επαρκής για να κρατήσει τον πειραματικό σκύλο στη ζωή έως και 70 ημέρες. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, ο MacLeod είχε επιστρέψει από την Ευρώπη και σταδιακά είχε αρχίσει να ενδιαφέρεται για τη δουλειά του Banting και ο Best αποφάσισε να εμπλέξει ολόκληρο το εργαστηριακό προσωπικό σε αυτό. Ο Banting από την αρχή ονόμασε το παγκρεατικό εκχύλισμα που προέκυψε isletin, αλλά στη συνέχεια άκουσε την πρόταση του McLeod και το μετονόμασε σε ινσουλίνη (από το λατινικό insula - «νησί»).

Η έρευνα για την παραγωγή ινσουλίνης συνεχίστηκε με επιτυχία. Στις 14 Νοεμβρίου 1921, ο Banting και ο Best παρουσίασαν τα αποτελέσματα της έρευνάς τους σε μια συνάντηση του Physiological Journal Club στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο. Ένα μήνα αργότερα, μίλησαν για τις επιτυχίες τους στην American Physiological Society στο New Haven.

Η ποσότητα του εκχυλίσματος που λήφθηκε από το πάγκρεας των βοοειδών που σφάζονταν στο σφαγείο άρχισε να αυξάνεται ταχέως από έναν ειδικό για να διασφαλιστεί ο λεπτός καθαρισμός της ινσουλίνης. Για να γίνει αυτό, στα τέλη του 1921, ο McLeod κάλεσε τον διάσημο βιοχημικό James Collip να εργαστεί, πέτυχε πολύ γρήγορα καλά αποτελέσματα στον καθαρισμό της ινσουλίνης. Τον Ιανουάριο του 1922, ο Banting και ο Best αποφάσισαν να ξεκινήσουν τις πρώτες κλινικές δοκιμές ινσουλίνης σε ανθρώπους.

Πρώτα, οι επιστήμονες έκαναν ένεση 10 τυπικών μονάδων ινσουλίνης η μία στην άλλη και μόνο μετά στον εθελοντή. Ήταν ένα 14χρονο αγόρι, ο Λέοναρντ Τόμσον, που έπασχε από διαβήτη. Έλαβε την πρώτη του ένεση στις 11 Ιανουαρίου 1922, αλλά δεν ήταν απόλυτα επιτυχημένη. Ο λόγος για αυτό ήταν ότι το εκχύλισμα δεν καθαρίστηκε αρκετά και άρχισε να αναπτύσσεται μια αλλεργία. Τις επόμενες 11 ημέρες, ο Collip εργάστηκε σκληρά στο εργαστήριο για να βελτιώσει το εκχύλισμα και στις 23 Ιανουαρίου, το αγόρι έλαβε μια δεύτερη ένεση ινσουλίνης.

Μετά τη χορήγηση ινσουλίνης, το αγόρι άρχισε να αναρρώνει γρήγορα - ήταν το πρώτο άτομο που επέζησε χάρη στην ινσουλίνη. Λίγο καιρό αργότερα, ο Banting έσωσε τον φίλο του, γιατρό Joe Gilchrist, από τον επικείμενο θάνατο.

Η είδηση ​​ότι η ινσουλίνη χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία για πρώτη φορά στις 23 Ιανουαρίου 1922 έγινε πολύ γρήγορα διεθνής αίσθηση. Ο Μπάντινγκ και οι συνεργάτες του ουσιαστικά ανέστησαν εκατοντάδες διαβητικούς ασθενείς, ειδικά αυτούς με σοβαρές μορφές. Ο κόσμος έστειλε πολλές επιστολές ζητώντας θεραπεία, κάποιοι ήρθαν απευθείας στο εργαστήριο. Παρ' όλα αυτά, εκείνη την εποχή υπήρχαν πολλές ελλείψεις - το σκεύασμα ινσουλίνης δεν είχε ακόμη τυποποιηθεί, δεν υπήρχαν μέσα αυτοελέγχου και οι χορηγούμενες δόσεις μετρήθηκαν χονδρικά, με το μάτι. Από αυτή την άποψη, υπογλυκαιμικές αντιδράσεις του σώματος εμφανίζονταν συχνά όταν τα επίπεδα γλυκόζης έπεφταν κάτω από το φυσιολογικό.

Παρ' όλα αυτά, συνεχίστηκαν οι βελτιώσεις στην εισαγωγή της ινσουλίνης στην καθημερινή ιατρική πρακτική.

Το Πανεπιστήμιο του Τορόντο ξεκίνησε τις πωλήσεις φαρμακευτικές εταιρείεςάδειες για την παραγωγή ινσουλίνης, από το 1923 έγινε διαθέσιμη σε όλους τους ασθενείς με διαβήτη.

Οι εταιρείες Lily (ΗΠΑ) και Novo Nordisk (Δανία) έλαβαν άδεια για την παραγωγή του φαρμάκου, εξακολουθούν να είναι πρωτοπόροι σε αυτόν τον τομέα. Ο Μπάντινγκ έλαβε πτυχίο Διδάκτωρ Επιστημών από το Πανεπιστήμιο του Τορόντο το 1923 και εξελέγη καθηγητής. Επιπλέον, αποφασίστηκε να ανοίξουν τμήματα ιατρικών ειδικών ερευνών για τους Banting και Best και τους ανατέθηκαν υψηλοί προσωπικοί μισθοί.

Το 1923, ο Banting και ο MacLeod τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής, το οποίο μοιράστηκαν εθελοντικά με τους Best και Collip.

Το 1926, ο ιατρός Abel συνέθεσε ινσουλίνη σε κρυσταλλική μορφή. 10 χρόνια αργότερα, ο Δανός ερευνητής Hagedorn παρήγαγε ινσουλίνη μακράς δράσης και 10 χρόνια αργότερα δημιούργησε την ουδέτερη πρωταμίνη του Hagerdon, η οποία εξακολουθεί να είναι ένας από τους πιο δημοφιλείς τύπους ινσουλίνης.

Η χημική σύνθεση της ινσουλίνης καθιερώθηκε από τον Βρετανό μοριακό βιολόγο Frederick Sanger, ο οποίος τιμήθηκε με το Νόμπελ για αυτό το 1958. Η ινσουλίνη έγινε η πρώτη πρωτεΐνη της οποίας η αλληλουχία αμινοξέων αποκρυπτογραφήθηκε πλήρως.

Η χωρική δομή του μορίου της ινσουλίνης προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας περίθλαση ακτίνων Χ στη δεκαετία του 1990. Dorothy Croft Hodgkin, της απονεμήθηκε επίσης το βραβείο Νόμπελ.

Αφού ο Banting έλαβε βόεια ινσουλίνη, μελετήθηκε η ινσουλίνη που λαμβάνεται από το πάγκρεας των χοίρων και των αγελάδων, καθώς και άλλων ζώων (για παράδειγμα, φαλαινών και ψαριών).

Το μόριο της ανθρώπινης ινσουλίνης αποτελείται από 51 αμινοξέα. Η ινσουλίνη χοιρινού κρέατος διαφέρει μόνο σε ένα αμινοξύ, την ινσουλίνη αγελάδας - σε τρία, αλλά αυτό δεν τους εμποδίζει να ομαλοποιήσουν αρκετά καλά τα επίπεδα σακχάρου. Παρόλα αυτά, η ινσουλίνη ζωικής προέλευσης έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα - στους περισσότερους ασθενείς προκαλεί αλλεργική αντίδραση. Από αυτή την άποψη, απαιτήθηκε περαιτέρω εργασία για τη βελτίωση της ινσουλίνης. Το 1955, η δομή της ανθρώπινης ινσουλίνης αποκρυπτογραφήθηκε και άρχισε η εργασία για την απομόνωσή της.
Αυτό έγινε για πρώτη φορά το 1981 από τους Αμερικανούς επιστήμονες Gilbert και Lomedico. Λίγο καιρό αργότερα, εμφανίστηκε η ινσουλίνη, η οποία ελήφθη από τη μαγιά αρτοποιίας με τη χρήση γενετικής μηχανικής. Η ινσουλίνη ήταν η πρώτη ανθρώπινη πρωτεΐνη που συντέθηκε το 1978 από το γενετικά τροποποιημένο βακτήριο E. coli. Από αυτή τη στιγμή ξεκίνησε μια νέα εποχή στη βιοτεχνολογία. Από το 1982, η αμερικανική εταιρεία Genentech παράγει ανθρώπινη ινσουλίνη, η οποία συντίθεται σε βιοαντιδραστήρα. Δεν οδηγεί σε αλλεργικές αντιδράσεις.

Φαρμακολογική δράση (σύμφωνα με τον κατασκευαστή)

Η ινσουλίνη είναι ένα φάρμακο που μειώνει το σάκχαρο και έχει την ικανότητα να ρυθμίζει το μεταβολισμό των υδατανθράκων. ενισχύει την απορρόφηση της γλυκόζης από τους ιστούς και προωθεί τη μετατροπή της σε γλυκογόνο, επιπλέον, διευκολύνει τη διείσδυση της γλυκόζης στα κύτταρα των ιστών.

Εκτός από την υπογλυκαιμική δράση (μείωση των επιπέδων σακχάρου στο αίμα), η ινσουλίνη έχει πολλά άλλα αποτελέσματα: αυξάνει τα αποθέματα γλυκογόνου στους μύες, διεγείρει τη σύνθεση πεπτιδίων, μειώνει την κατανάλωση πρωτεΐνης κ.λπ.

Η επίδραση της ινσουλίνης συνοδεύεται από διέγερση ή αναστολή (καταστολή) ορισμένων ενζύμων. Η συνθετάση γλυκογόνου, η πυροσταφυλική αφυδρογονάση, η εξοκινάση διεγείρονται. Η λιπάση, η οποία ενεργοποιεί τα λιπαρά οξέα στον λιπώδη ιστό, και η λιποπρωτεϊνική λιπάση, η οποία μειώνει τη «θολότητα» του ορού του αίματος μετά την κατανάλωση ενός γεύματος κορεσμένου με λίπος, αναστέλλονται.

Ο βαθμός βιοσύνθεσης και έκκρισης (απελευθέρωσης) ινσουλίνης εξαρτάται από το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα. Όταν η συγκέντρωσή της αυξάνεται, η έκκριση ινσουλίνης από το πάγκρεας αυξάνεται. η μείωση της συγκέντρωσης της γλυκόζης στο αίμα επιβραδύνει την έκκριση ινσουλίνης.

Η δράση της ινσουλίνης σχετίζεται άμεσα με την αλληλεπίδρασή της με έναν συγκεκριμένο υποδοχέα, ο οποίος βρίσκεται στην πλασματική μεμβράνη του κυττάρου, και τον σχηματισμό του συμπλέγματος των υποδοχέων ινσουλίνης. Ο υποδοχέας ινσουλίνης, μαζί με την ινσουλίνη, εισέρχεται στο κύτταρο, όπου επηρεάζει τις διαδικασίες φωσφορυλίωσης κυτταρικές πρωτεΐνες; ο μηχανισμός δράσης περαιτέρω ενδοκυτταρικών αντιδράσεων δεν είναι πλήρως γνωστός.

Η δραστηριότητα της ινσουλίνης προσδιορίζεται βιολογικά (από την ικανότητά της να μειώνει τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα σε υγιή κουνέλια) και με μία από τις φυσικοχημικές μεθόδους (με ηλεκτροφόρηση χαρτιού ή χρωματογραφία χαρτιού). Για μία μονάδα δράσης (AU) ή διεθνή μονάδα (IU), λαμβάνεται η δραστικότητα 0,04082 mg κρυσταλλικής ινσουλίνης.

Μεταβολικές επιδράσεις της ινσουλίνης

1. Βελτιώνει την απορρόφηση της γλυκόζης και άλλων ουσιών από τα κύτταρα.
2. Ενεργοποιεί τα κύρια ένζυμα της γλυκόλυσης.
3. Αυξάνει την ένταση της σύνθεσης γλυκογόνου - η ινσουλίνη επιταχύνει την αποθήκευση γλυκόζης στα κύτταρα του ήπατος και των μυών πολυμερίζοντάς την σε γλυκογόνο.
4. Μειώνει την ένταση της γλυκονεογένεσης - μειώνεται η δημιουργία γλυκόζης στο ήπαρ από διάφορες μη υδατάνθρακες ουσίες (πρωτεΐνες και λίπη).

Αναβολική δράση της ινσουλίνης

• Επηρεάζει την αυξημένη κυτταρική απορρόφηση αμινοξέων (ειδικά λευκίνης και βαλίνης).
• Βελτιώνει την κίνηση των ιόντων καλίου, καθώς και του μαγνησίου και του φωσφορικού άλατος στο κύτταρο.
• Επηρεάζει την ενίσχυση της αντιγραφής του DNA και της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών.
• Ενισχύει τη σύνθεση λιπαρών οξέων και την περαιτέρω εστεροποίησή τους - στον λιπώδη ιστό και στο ήπαρ
• Διεγείρει τη μετατροπή της γλυκόζης σε τριγλυκερίδια. Όταν υπάρχει έλλειψη ινσουλίνης, συμβαίνει το αντίθετο - κινητοποίηση λίπους.

Αντικαταβολική δράση της ινσουλίνης

1. Αναστέλλει την υδρόλυση των πρωτεϊνών – μειώνει την αποικοδόμηση των πρωτεϊνών.
2. Μειώνει τη λιπόλυση - μειώνει τη ροή των λιπαρών οξέων στο αίμα.

Τύποι ινσουλίνης που χρησιμοποιούνται στη ββ

Ινσουλίνη βραχείας δράσης

Η ινσουλίνη βραχείας δράσης αρχίζει να δρα σε περίπτωση υποδόριας ένεσης μετά από 30 λεπτά (από αυτή την άποψη, χορηγείται 30-40 λεπτά πριν από τα γεύματα), το μέγιστο αποτέλεσμα εμφανίζεται μετά από 2 ώρες, εξαφανίζεται από το σώμα μετά από 5-6 ώρες.

Η καλύτερη επιλογή

• Humulin Regular
• Actrapid HM

Ινσουλίνη εξαιρετικά βραχείας δράσης

Η εξαιρετικά σύντομη ινσουλίνη αρχίζει να δρα μετά από 15 λεπτά, το πολύ 2 ώρες, εξαφανίζεται από τον οργανισμό μετά από 3-4 ώρες. Είναι πιο φυσιολογικό, μπορεί να χορηγηθεί αμέσως πριν από το γεύμα (5-10 λεπτά) ή αμέσως μετά το γεύμα.

Η καλύτερη επιλογή

• Η ινσουλίνη lispro (Humalog) είναι ένα ημι-συνθετικό ανάλογο της ανθρώπινης ινσουλίνης.
• Ινσουλίνη aspart (NovoRapid Penfill, NovoRapid FlexPen).
• Ινσουλίνη glulisine (Humalog)

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της ινσουλίνης

Φόντα

• Χαμηλό κόστος μαθημάτων
• Ευρεία διαθεσιμότητα - το φάρμακο μπορεί εύκολα να αγοραστεί σε φαρμακείο
• Υψηλής ποιότητας - τα ψεύτικα δεν βρίσκονται σχεδόν ποτέ, σε αντίθεση με τα στεροειδή
• Χωρίς τοξικότητα, χαμηλή πιθανότητα εμφάνισης παρενέργειες, σχεδόν παντελής απουσία φυσικά συνέπειες
• Μικρό φαινόμενο ανατροπής
• Έχει έντονο αναβολικό αποτέλεσμα
• Μπορεί να συνδυαστεί με αναβολικά στεροειδή και άλλα φάρμακα
• Χωρίς ανδρογόνα αποτελέσματα

Ελαττώματα

• Σύνθετο σχήμα
• Υπάρχει σημαντική αύξηση του λίπους
• Υπογλυκαιμία

Λήψη ινσουλίνης

1. Αυτό το μάθημα είναι ιδανικό για αύξηση 5-10 κιλών μυϊκή μάζαγια 1-2 μήνες, τότε πρέπει να κάνετε ένα διάλειμμα για τουλάχιστον δύο μήνες για να αποκαταστήσετε τη δική σας έκκριση.
2. Κατανόηση του μηχανισμού δράσης της ινσουλίνης, συμπεριλαμβανομένων των μέτρων για την καταπολέμηση της υπογλυκαιμίας.
3. Το μάθημα πρέπει να ξεκινά με μια δόση 10 μονάδων υποδόρια, με την πάροδο του χρόνου (μία φορά την ημέρα ή κάθε δεύτερη μέρα) να αυξάνει τη δόση κατά 2 μονάδες.
4. Παρακολουθήστε την ανταπόκριση του σώματός σας στις αυξανόμενες δόσεις με ιδιαίτερη προσοχή!
5. Στη συνέχεια, μπορείτε να αυξήσετε τη δόση σε 15-20 μονάδες, δεν συνιστώνται μεγάλες δόσεις (αξίζει να σημειωθεί ότι αυτό εξαρτάται από την ευαισθησία των ιστών στην ινσουλίνη, ορισμένοι αθλητές ανέχονται καλά 50-60 μονάδες ινσουλίνης και μόνο όταν λαμβάνουν τέτοιες δόσεις αύξηση, αλλά αυτό μπορεί να διευκρινιστεί μόνο σταδιακά αυξάνοντας τις δόσεις).
6. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι σύριγγες ινσουλίνης έχουν διαφορετικές κλίμακες. Οι σύριγγες U-40 χρησιμοποιούνται για την ένεση ινσουλίνης που περιέχει 40 μονάδες ανά 1 ml. Οι σύριγγες U-100 μοιάζουν πολύ με τις U-40, αλλά χρησιμοποιούνται για φάρμακα που περιέχουν 100 μονάδες ινσουλίνης ανά 1 ml.
7. Η συχνότητα των ενέσεων μπορεί να αλλάξει, αλλά η λήψη κάθε δεύτερη μέρα θεωρείται η πιο ήπια. Είναι καλύτερα να κάνετε την ένεση αμέσως μετά την προπόνηση (αλλά μόνο όταν η προπόνηση τελειώσει όχι αργά το βράδυ σε περίπτωση κατανάλωσης ινσουλίνης βραχείας δράσης, εάν χρειάζεται να πάρετε ινσουλίνη μετά την προπόνηση το βράδυ, θα πρέπει να είναι εξαιρετικά βραχείας δράσης ινσουλίνης, λόγω του γεγονότος ότι λειτουργεί μόνο για 3 ώρες και θα έχει χρόνο να σταματήσει να λειτουργεί πριν τον ύπνο), αφού θα πρέπει να ακολουθήσει αμέσως ένα μεγάλο γεύμα για να εξασφαλίσει την παροχή υδατανθράκων στο αίμα. Επιπλέον, η ινσουλίνη τείνει να αναστέλλει τις καταβολικές διεργασίες που προκαλούνται από το σωματικό στρες κατά τη διάρκεια της προπόνησης. Η διάρκεια του μαθήματος με αυτό το σχήμα είναι 2-2,5 μήνες.
8. Μπορείτε να κάνετε ενέσεις κάθε μέρα ή ακόμα και 2 φορές την ημέρα, αλλά στη συνέχεια η διάρκεια του μαθήματος πρέπει να μειωθεί σε 1,5-2 μήνες.
9. Εάν χρησιμοποιείτε ινσουλίνη εξαιρετικά βραχείας δράσης, θα πρέπει να την κάνετε την ένεση αμέσως μετά από ένα μεγάλο γεύμα πλούσιο σε υδατάνθρακες.
10. Εάν χρησιμοποιείτε ινσουλίνη βραχείας δράσης, θα πρέπει να την κάνετε την ένεση 30 λεπτά πριν από ένα μεγάλο γεύμα πλούσιο σε υδατάνθρακες.
11. Για 1 μονάδα ινσουλίνης, θα πρέπει να λαμβάνετε 6 g υδατάνθρακες.
12. Κάντε την ένεση σε διαφορετικά σημεία για να αποφύγετε τη λιποδυστροφία (ανωμαλίες στον υποδόριο λιπώδη ιστό).
13. Για να ολοκληρώσετε με επιτυχία το μάθημα, θα πρέπει να ακολουθήσετε μια δίαιτα υψηλής θερμιδικής αξίας, να κάνετε προπόνηση δύναμης και επίσης να καταναλώνετε αθλητική διατροφήγια αύξηση βάρους.

Προφυλάξεις

1. Θα πρέπει να ξεκινήσετε το μάθημα με μια μικρή δόση - 5-10 μονάδες, για να ελέγξετε την αντίδραση του σώματος.
2. Πραγματοποιήστε μόνο υποδόριες ενέσεις
3. Μην κάνετε την ένεση πριν από την άσκηση
4. Μην κάνετε την ένεση αμέσως πριν τον ύπνο
5. Μετά την ένεση, ο οργανισμός πρέπει να εφοδιάζεται με υδατάνθρακες (στο υγιές άτομοΤο σάκχαρο νηστείας κυμαίνεται από 3 έως 5,5 mmol/l. Κάθε μονάδα ινσουλίνης μειώνει το σάκχαρο στο αίμα κατά 2,2 mmol/L. Εάν κάνετε ένεση 20 μονάδων ινσουλίνης εξαιρετικά βραχείας δράσης, μπορεί να αναπτυχθεί υπογλυκαιμία.
6. Στην ενδοκρινολογία (η οποία περιλαμβάνει την ινσουλίνη) υπάρχει κάτι σαν «μονάδα ψωμιού». Ανεξάρτητα από το είδος και την ποσότητα του προϊόντος, ανεξάρτητα από το τι είναι, μια μονάδα ψωμιού περιέχει 12-15 γραμμάρια εύπεπτων υδατανθράκων. Αυξάνει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα κατά την ίδια ποσότητα -2,8 mmol/l- χρειάζεται περίπου 1,5-2 μονάδες ινσουλίνης για να απορροφηθεί από τον οργανισμό. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό το μέτρο υπολογισμού στο Διαδίκτυο.
7. Τώρα ας κάνουμε τα μαθηματικά. Για 20 μονάδες ινσουλίνης θα πρέπει να λαμβάνετε 10-15 μονάδες ψωμιού, δηλαδή 120-150 g καθαρών υδατανθράκων. Για παράδειγμα, ας υπάρχουν 300-450 γραμμάρια λευκό ψωμί.

Παρενέργειες της ινσουλίνης

• Υπογλυκαιμία ή μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα, αυτό οδηγεί σε όλες τις άλλες εκδηλώσεις. Η υπογλυκαιμία μπορεί εύκολα να προληφθεί
• Κνησμός στην περιοχή της ένεσης
• Οι αλλεργίες είναι πολύ σπάνιες
• Μια μείωση της ενδογενούς έκκρισης ινσουλίνης εμφανίζεται μόνο κατά τη διάρκεια μακρών μαθημάτων όταν χρησιμοποιούνται υψηλές δόσεις ινσουλίνης
• Η ινσουλίνη ΔΕΝ έχει τοξική επίδραση στο ήπαρ ή στα νεφρά, ΔΕΝ ΠΡΟΚΑΛΕΙ σεξουαλική δυσλειτουργία (δραστικότητα).

Ενδείξεις για φαρμακευτική χρήση ινσουλίνης

Σακχαρώδης διαβήτης.

Σε μικρές δόσεις (5-10 μονάδες) η ινσουλίνη χρησιμοποιείται για ηπατικές παθήσεις (ηπατίτιδα, αρχικά στάδιακίρρωση), με οξέωση, εξάντληση, απώλεια θρέψης, φουρουλκίωση, με θυρεοτοξίκωση.

Στην ψυχονευρολογική πρακτική, η ινσουλίνη χρησιμοποιείται για τον αλκοολισμό, την εξάντληση νευρικό σύστημα(σε δόσεις που οδηγούν σε υπογλυκαιμική κατάσταση).

Στην ψυχιατρική - για θεραπεία κωματώδους ινσουλίνης (στη θεραπεία ορισμένων μορφών σχιζοφρένειας, χορηγείται διάλυμα ινσουλίνης σε μεγάλες ποσότητες, οι οποίες, με σταδιακή αύξηση των δόσεων, προκαλούν υπογλυκαιμικό σοκ).

Στη δερματολογία, η ινσουλίνη χρησιμοποιείται για το διαβητικό τοξικόδερμα, ως μη ειδικό φάρμακο για το έκζεμα, ακμή, κνίδωση, ψωρίαση, χρόνιο πυόδερμα και βλάβες ζύμης.

Αντενδείξεις για ιατρική χρήση

Οξεία ηπατίτιδα, παγκρεατίτιδα, νεφρίτιδα, πέτρες στα νεφρά, πεπτικό έλκοςστομάχι και δωδεκαδάκτυλο, μη αντιρροπούμενη καρδιοπάθεια.

Η ινσουλίνη είναι μια ορμόνη που παράγεται από τα βήτα κύτταρα των νησίδων Langerhans στο πάγκρεας. Το όνομα ινσουλίνη προέρχεται από το λατινικό insula - νησί. Επιδράσεις της ινσουλίνης

Αν και η ινσουλίνη προκαλεί πολλές επιδράσεις σε διάφορους ιστούς του ανθρώπινου σώματος, η κύρια επίδρασή της είναι να διεγείρει την κίνηση της γλυκόζης από το αίμα στα κύτταρα, γεγονός που οδηγεί σε μείωση των συγκεντρώσεων γλυκόζης στο αίμα.

Άλλες επιδράσεις της ινσουλίνης είναι η διέγερση της σύνθεσης του γλυκογόνου από τη γλυκόζη στο ήπαρ και τους μύες, η αύξηση της δημιουργίας λιπών και πρωτεϊνών και η αναστολή της δραστηριότητας των ενζύμων που διασπούν τα λίπη και τις πρωτεΐνες. Έτσι, η ινσουλίνη έχει αναβολική δράση γιατί ενισχύει τον σχηματισμό λιπών και πρωτεϊνών ενώ επιβραδύνει τη διάσπασή τους.

Η κύρια επίδραση της ινσουλίνης είναι να ενισχύει τη μεταφορά της γλυκόζης μέσω της κυτταρικής μεμβράνης μέσα στο κύτταρο. Δεν υπάρχουν άλλες ορμόνες που μειώνουν τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα στο ανθρώπινο σώμα. Οι κύριες επιδράσεις της ινσουλίνης εμφανίζονται στους μυς και στο λιπώδη ιστό, γι' αυτό και αυτοί οι ιστοί ονομάζονται ινσουλινοεξαρτώμενοι. Τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα μειώνονται όταν εκτίθενται στην ινσουλίνη και αυξάνονται όταν εκτίθενται στο λεγόμενο. υπεργλυκαιμικές ορμόνες (γλυκαγόνη, αυξητική ορμόνη, γλυκοκορτικοειδή).

Πρόσθετες επιδράσεις της ινσουλίνης είναι η αύξηση της έντασης του σχηματισμού γλυκογόνου, η μείωση του σχηματισμού γλυκόζης στο ήπαρ και η αύξηση της απορρόφησης από τα κύτταρα των αμινοξέων που είναι απαραίτητα για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Ταυτόχρονα, η ινσουλίνη μειώνει την καταστροφή των πρωτεϊνών και των λιπών. Έτσι, η συνολική επίδραση της ινσουλίνης είναι αναβολική - με στόχο το σχηματισμό λίπους και μυϊκού ιστού.

Η δομή της ινσουλίνης

Η ινσουλίνη είναι μια πολυπεπτιδική ορμόνη που αποτελείται από δύο αλυσίδες αμινοξέων: Α- και Β-αλυσίδες. Οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες συνδέονται με δισουλφιδικές γέφυρες. Η ανθρώπινη ινσουλίνη είναι δομικά παρόμοια με την ινσουλίνη χοίρου και βοείου, αν και διαφέρει από αυτές σε ένα και τρία υπολείμματα αμινοξέων, αντίστοιχα.

Ανακάλυψη ινσουλίνης

Παγκρεατικές νησίδες ανακαλύφθηκαν το 1869 από τον Paul Langerhans κατά τη διάρκεια μιας μικροσκοπικής εξέτασης της δομής του παγκρέατος. Το 1889, ο Oscar Malinowski στη Γερμανία, ενώ αφαιρούσε το πάγκρεας ενός σκύλου, προκάλεσε συμπτώματα σακχαρώδους διαβήτη. Το 1921, οι F. Banting και C. Best απομόνωσαν την ινσουλίνη από κύτταρα παγκρεατικών νησίδων και ο D. Collip ανέπτυξαν μια μέθοδο για τον καθαρισμό της.

Το 1922 χορηγήθηκε για πρώτη φορά ινσουλίνη σε ασθενή που έπασχε από διαβήτη. Του θεραπευτικό αποτέλεσμαέδειξε ότι αυτός ο τύπος θεραπείας είναι ο πιο αποτελεσματικός. Τα επόμενα χρόνια, οι κύριες προσπάθειες των επιστημόνων στόχευαν στην οργάνωση της παραγωγής σε μεγάλες ποσότητες. Το 1923 απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη και την απομόνωση της ινσουλίνης. Στη συνέχεια, η δομή αμινοξέων της ινσουλίνης αποκρυπτογραφήθηκε πλήρως από τον F. Sanger.

Σύνθεση ινσουλίνης

Στα κύτταρα των νησίδων του παγκρέατος, η ινσουλίνη συντίθεται σε διάφορα στάδια. Στο πρώτο στάδιο, λαμβάνει χώρα η σύνθεση του μορίου του προδρόμου της ινσουλίνης, της προπροϊνσουλίνης. Στο δεύτερο στάδιο, το πεπτίδιο σήματος διαχωρίζεται από το μόριο προπροϊνσουλίνης, μετά το οποίο σχηματίζεται η προϊνσουλίνη. Μετά την ωρίμανση, σχηματίζεται το τελικό μόριο ινσουλίνης. Στο στάδιο της ωρίμανσης, το C-πεπτίδιο διαχωρίζεται από το μόριο της προϊνσουλίνης, το οποίο δεν έχει βιολογικό αποτέλεσμα. Μετά τον διαχωρισμό του C-πεπτιδίου, σχηματίζεται η δραστική μορφή της ινσουλίνης.

Η ινσουλίνη απελευθερώνεται στο αίμα όταν αυξάνεται το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα. Επιπλέον, η ρύθμιση της παραγωγής ινσουλίνης πραγματοποιείται από το αυτόνομο νευρικό σύστημα. Η ινσουλίνη καταστρέφεται στο ήπαρ και τα νεφρά από το ένζυμο ινσουλινάση.

Παρασκευάσματα ινσουλίνης

Επί του παρόντος, η φαρμακοβιομηχανία παράγει σημαντικό αριθμό σκευασμάτων ινσουλίνης με διάφορες βιολογικές επιδράσεις. Υπάρχουν ανθρώπινη, χοιρινή και βόεια ινσουλίνη. Ανάλογα με το βαθμό καθαρισμού, διακρίνονται οι παραδοσιακές, οι μονοκορυφές και οι μονοσυστατικές ινσουλίνες. Με βάση τη διάρκεια δράσης, οι ινσουλίνες χωρίζονται σε ινσουλίνες βραχείας και μακράς δράσης. Οι τελευταίες χωρίζονται σε ινσουλίνες μέσης, μακράς και εξαιρετικά μακράς δράσης. Υπάρχουν επίσης εξαιρετικά βραχείες ινσουλίνες και ινσουλίνες αποθήκης, οι οποίες απελευθερώνονται αργά από τον υποδόριο ιστό.

Η επιλογή ενός σχήματος ινσουλινοθεραπείας είναι μια πολύπλοκη και πολύ υπεύθυνη επιχείρηση. Η επιτυχία της επίτευξης αντιστάθμισης για τον σακχαρώδη διαβήτη και, κατά συνέπεια, η ποιότητα ζωής του ασθενούς εξαρτάται από τη σωστή επιλογή της μορφής ινσουλίνης και του δοσολογικού της σχήματος.

• Τύποι διαβήτη

  Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι σακχαρώδους διαβήτη, που διαφέρουν ως προς την αιτία και τον μηχανισμό εμφάνισης, καθώς και στις αρχές θεραπείας

• Σακχαρώδης διαβήτης τύπου 1

  Ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 1 είναι μια ασθένεια ενδοκρινικό σύστημα, για το οποίο χαρακτηριστικό γνώρισμαείναι μια αυξημένη συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα, η οποία αναπτύσσεται λόγω καταστροφικών διεργασιών σε συγκεκριμένα παγκρεατικά κύτταρα που εκκρίνουν την ορμόνη ινσουλίνη, με αποτέλεσμα την απόλυτη έλλειψη ινσουλίνης στον οργανισμό

• Σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2

  Ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου 2 είναι ένας από τους τύπους σακχαρώδους διαβήτη - μια μεταβολική ασθένεια που εμφανίζεται ως αποτέλεσμα της μειωμένης ευαισθησίας των κυττάρων στην ινσουλίνη, καθώς και της σχετικής έλλειψης ινσουλίνης στο σώμα

• Σακχαρώδης διαβήτης κύησης κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης

  Ο σακχαρώδης διαβήτης κύησης μπορεί να αναπτυχθεί κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης (σε περίπου 4% των περιπτώσεων). Βασίζεται στη μείωση της ικανότητας απορρόφησης της γλυκόζης

• Υπογλυκαιμία

  Υπογλυκαιμία ονομάζεται παθολογική κατάσταση, που χαρακτηρίζεται από μείωση της συγκέντρωσης γλυκόζης στο πλάσμα του αίματος κάτω από το επίπεδο των 2,8 mmol/l, που εμφανίζεται με ορισμένα κλινικά συμπτώματα ή λιγότερο από 2,2 mmol/l, ανεξάρτητα από την παρουσία ή την απουσία κλινικά σημεία

• Κώμα με σακχαρώδη διαβήτη

  Πληροφορίες για την πιο επικίνδυνη επιπλοκή του σακχαρώδη διαβήτη, που απαιτεί επείγουσα ιατρική φροντίδα, είναι το κώμα. Περιγράφονται οι τύποι κώματος στον σακχαρώδη διαβήτη, τα συγκεκριμένα συμπτώματα και οι θεραπευτικές τακτικές τους.

• Σύνδρομο διαβητικού ποδιού

  Το σύνδρομο του διαβητικού ποδιού είναι μια από τις επιπλοκές του σακχαρώδους διαβήτη, μαζί με τη διαβητική οφθαλμοπάθεια, τη νεφροπάθεια κ.λπ., η οποία είναι μια παθολογική κατάσταση που προκύπτει από βλάβη του περιφερικού νευρικού συστήματος, των αρτηριών και των μικροαγγείων, που εκδηλώνεται με πυώδεις-νεκρωτικές, ελκώδεις διεργασίες και βλάβες. στα οστά και τις αρθρώσεις του ποδιού

• Σχετικά με τον διαβήτη

  Ο σακχαρώδης διαβήτης είναι ένας όρος που συνδυάζει ενδοκρινικές παθήσεις, χαρακτηριστικό γνώρισμαπου είναι η έλλειψη δράσης της ορμόνης ινσουλίνης. Το κύριο σύμπτωμα του σακχαρώδη διαβήτη είναι η ανάπτυξη υπεργλυκαιμίας - αύξηση της συγκέντρωσης γλυκόζης στο αίμα, η οποία είναι επίμονη.

Παγκρεατικές ορμόνες

Μηχανισμός δράσης και μεταβολικές επιδράσεις της ινσουλίνης.

ΔΙΑΛΕΞΗ Νο 10

Κυτταρικό (μεταβολικό) επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων

Το μεταβολικό επίπεδο ρύθμισης του μεταβολισμού των υδατανθράκων πραγματοποιείται με τη συμμετοχή μεταβολιτών και διατηρεί την ομοιόσταση των υδατανθράκων μέσα στο κύτταρο. Η περίσσεια υποστρωμάτων διεγείρει τη χρήση τους και τα προϊόντα εμποδίζουν το σχηματισμό τους. Για παράδειγμα, η περίσσεια γλυκόζης διεγείρει τη γλυκογένεση, τη λιπογένεση και τη σύνθεση αμινοξέων, ενώ η ανεπάρκεια γλυκόζης διεγείρει τη γλυκονεογένεση. Η ανεπάρκεια ATP διεγείρει τον καταβολισμό της γλυκόζης και η περίσσεια, αντίθετα, τον αναστέλλει.

IV. Παιδαγωγική Σχολή. Ηλικιακά χαρακτηριστικά PFS και GNG, δηλαδή.

ΚΡΑΤΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΑΚΑΔΗΜΙΑ

Τμήμα Βιοχημείας

εγκρίνω

Κεφάλι τμήμα καθ., διδάκτωρ ιατρικών επιστημών

Meshchaninov V.N.

_____‘’_____________2006

Θέμα: Δομή και μεταβολισμός ινσουλίνης, υποδοχείς της, μεταφορά γλυκόζης.

Σχολές: θεραπευτική και προληπτική, ιατρική και προληπτική, παιδιατρική. 2ο μάθημα.

Το πάγκρεας εκτελεί δύο σημαντικές λειτουργίες στο σώμα: το εξωκρινές και το ενδοκρινικό. Η εξωκρινής λειτουργία εκτελείται από το ακίνιο τμήμα του παγκρέατος που συνθέτει και εκκρίνει παγκρεατικό χυμό. Η ενδοκρινική λειτουργία εκτελείται από τα κύτταρα της συσκευής νησίδων του παγκρέατος, τα οποία εκκρίνουν πεπτιδικές ορμόνες που εμπλέκονται στη ρύθμιση πολλών διεργασιών στο σώμα. 1-2 εκατομμύρια νησίδες Langerhans αποτελούν το 1-2% της μάζας του παγκρέατος.

Στο τμήμα νησίδων του παγκρέατος, υπάρχουν 4 τύποι κυττάρων που εκκρίνουν διαφορετικές ορμόνες: Α- (ή α-) κύτταρα (25%) εκκρίνουν γλυκαγόνη, Β- (ή β-) κύτταρα (70%) - ινσουλίνη, D. - (ή δ- ) κύτταρα (<5%) - соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид. Глюкагон и инсулин в основном влияют на углеводный обмен, соматостатин локально регулирует секрецию инсулина и глюкагона, панкреатический полипептид влияет на секрецию пищеварительных соков. Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение т.к. печень является главной мишенью глюкагона и инсулина.

Η ινσουλίνη είναι ένα πολυπεπτίδιο που αποτελείται από δύο αλυσίδες. Η αλυσίδα Α περιέχει 21 υπολείμματα αμινοξέων, η αλυσίδα Β περιέχει 30 υπολείμματα αμινοξέων. Υπάρχουν 3 δισουλφιδικές γέφυρες στην ινσουλίνη, 2 συνδέουν τις αλυσίδες Α και Β, 1 συνδέουν τα υπολείμματα 6 και 11 στην αλυσίδα Α.

Η ινσουλίνη μπορεί να υπάρχει με τη μορφή: μονομερούς, διμερούς και εξαμερούς. Η εξαμερής δομή της ινσουλίνης σταθεροποιείται από ιόντα ψευδαργύρου, τα οποία δεσμεύονται από τα υπολείμματα His στη θέση 10 της αλυσίδας Β και των 6 υπομονάδων.

Οι ινσουλίνες ορισμένων ζώων έχουν σημαντική ομοιότητα στην πρωτογενή δομή με την ανθρώπινη ινσουλίνη. Η βόεια ινσουλίνη διαφέρει από την ανθρώπινη ινσουλίνη κατά 3 αμινοξέα, ενώ η ινσουλίνη χοίρου διαφέρει μόνο κατά 1 αμινοξύ ( αλά αντί για τρε στο άκρο Γ της Β-αλυσίδας).

Σε πολλές θέσεις της αλυσίδας Α και Β υπάρχουν υποκαταστάσεις που δεν επηρεάζουν τη βιολογική δραστηριότητα της ορμόνης. Στις θέσεις των δισουλφιδικών δεσμών, των υδρόφοβων υπολειμμάτων αμινοξέων στις C-τερματικές περιοχές της Β-αλυσίδας και στα C- και N-τερματικά υπολείμματα της Α-αλυσίδας, οι υποκαταστάσεις είναι πολύ σπάνιες, επειδή Αυτές οι περιοχές εξασφαλίζουν το σχηματισμό του ενεργού κέντρου της ινσουλίνης.

Βιοσύνθεση ινσουλίνηςπεριλαμβάνει το σχηματισμό δύο ανενεργών προδρόμων, της προπροϊνσουλίνης και της προϊνσουλίνης, οι οποίες, ως αποτέλεσμα της διαδοχικής πρωτεόλυσης, μετατρέπονται στη δραστική ορμόνη.

1. Η προπροϊνσουλίνη (L-B-C-A, 110 αμινοξέα) συντίθεται σε ριβοσώματα ER Η βιοσύνθεσή της ξεκινά με το σχηματισμό του υδρόφοβου σηματοδοτικού πεπτιδίου L (24 αμινοξέα), το οποίο κατευθύνει την αναπτυσσόμενη αλυσίδα στον αυλό του ER.

2. Στον αυλό του ER, η προπροϊνσουλίνη μετατρέπεται σε προϊνσουλίνη κατά τη διάσπαση του πεπτιδίου σήματος από την ενδοπεπτιδάση Ι. Οι κυστεΐνες στην προϊνσουλίνη οξειδώνονται για να σχηματίσουν 3 δισουλφιδικές γέφυρες, η προϊνσουλίνη γίνεται «σύνθετη» και έχει το 5% της δραστηριότητας της ινσουλίνης.

3. Η «σύνθετη» προϊνσουλίνη (B-C-A, 86 αμινοξέα) εισέρχεται στη συσκευή Golgi, όπου, υπό τη δράση της ενδοπεπτιδάσης II, διασπάται για να σχηματίσει ινσουλίνη (Β-Α, 51 αμινοξέα) και C-πεπτίδιο (31 αμινοξέα).

4. Η ινσουλίνη και το πεπτίδιο C ενσωματώνονται σε εκκριτικούς κόκκους, όπου η ινσουλίνη ενώνεται με τον ψευδάργυρο για να σχηματίσει διμερή και εξαμερή. Στον εκκριτικό κόκκο η περιεκτικότητα σε ινσουλίνη και C-πεπτίδιο είναι 94%, προϊνσουλίνη, ενδιάμεσα και ψευδάργυρος - 6%.

5. Οι ώριμοι κόκκοι συγχωνεύονται με την πλασματική μεμβράνη και η ινσουλίνη και το πεπτίδιο C εισέρχονται στο εξωκυττάριο υγρό και μετά στο αίμα. Στο αίμα, τα ολιγομερή της ινσουλίνης διασπώνται. 40-50 μονάδες εκκρίνονται στο αίμα την ημέρα. ινσουλίνη, αυτή αντιπροσωπεύει το 20% του συνολικού αποθέματός της στο πάγκρεας. Η έκκριση ινσουλίνης είναι μια ενεργειακά εξαρτώμενη διαδικασία που λαμβάνει χώρα με τη συμμετοχή του μικροσωληναρίου-λαχνικού συστήματος.

Σχέδιο βιοσύνθεσης ινσουλίνης σε β-κύτταρα των νησίδων Langerhans

ER - ενδοπλασματικό δίκτυο. 1 - σχηματισμός ενός πεπτιδίου σήματος. 2 - σύνθεση προπροϊνσουλίνης. 3 - διάσπαση πεπτιδίου σήματος. 4 - μεταφορά προϊνσουλίνης στη συσκευή Golgi. 5 - μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη και C-πεπτίδιο και ενσωμάτωση ινσουλίνης και C-πεπτιδίου σε εκκριτικούς κόκκους. 6 - έκκριση ινσουλίνης και C-πεπτιδίου.

Το γονίδιο της ινσουλίνης βρίσκεται στο χρωμόσωμα 11. Τρεις μεταλλάξεις αυτού του γονιδίου έχουν εντοπιστεί φορείς με χαμηλή δραστηριότητα ινσουλίνης, υπερινσουλιναιμία και καμία αντίσταση στην ινσουλίνη.

Ποιο όργανο παράγει ινσουλίνη και πώς, μηχανισμός δράσης

5 (100%) ψήφισαν 1

Όλοι οι διαβητικοί γνωρίζουν τι είναι και ότι είναι απαραίτητο για τη μείωση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα. Ποια είναι όμως η δομή του, ποιο όργανο παράγει ινσουλίνη και ποιος ο μηχανισμός δράσης του; Αυτό είναι που θα συζητηθεί σε αυτό το άρθρο. Αφιερωμένο στους πιο περίεργους διαβητικούς...

Ποιο όργανο παράγει ινσουλίνη στο ανθρώπινο σώμα;

Το ανθρώπινο όργανο που είναι υπεύθυνο για την παραγωγή της ορμόνης ινσουλίνης είναι παγκρέας. Η κύρια λειτουργία του αδένα είναι η ενδοκρινική.

Η απάντηση στο ερώτημα: «Τι ή ποιο ανθρώπινο όργανο παράγει ινσουλίνη» είναι το πάγκρεας.

Χάρη στις παγκρεατικές νησίδες (Langerhans), παράγονται 5 είδη ορμονών, οι περισσότερες από τις οποίες ρυθμίζουν τις «υποθέσεις σακχάρου» στο σώμα.

• κύτταρα - παράγουν γλυκαγόνη (διεγείρει τη διάσπαση του ηπατικού γλυκογόνου σε γλυκόζη, διατηρώντας τα επίπεδα σακχάρου σε σταθερό επίπεδο)
• β κύτταρα - παράγουν ινσουλίνη
• d κύτταρα - συνθέτει σωματοστατίνη (μπορεί να μειώσει την παραγωγή παγκρεατικής ινσουλίνης και γλυκαγόνης)
• G κύτταρα - παράγεται γαστρίνη (ρυθμίζει την έκκριση σωματοτίνης και εμπλέκεται στη λειτουργία του στομάχου)
• Κύτταρα PP - παράγουν παγκρεατικό πολυπεπτίδιο (διεγείρει την παραγωγή γαστρικού υγρού)

Τα περισσότερα από τα κύτταρα είναι βήτα κύτταρα (β-κύτταρα), τα οποία βρίσκονται κυρίως στην άκρη και την κεφαλή του αδένα και εκκρίνουν τη διαβητική ορμόνη ινσουλίνη.

Η απάντηση στο ερώτημα: «Τι παράγει το πάγκρεας εκτός από την ινσουλίνη» είναι ορμόνες για τη λειτουργία του στομάχου.

Σύνθεση ινσουλίνης, δομή μορίου

Όπως βλέπουμε στο σχήμα, το μόριο της ινσουλίνης αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Κάθε αλυσίδα αποτελείται από υπολείμματα αμινοξέων. Η αλυσίδα Α περιέχει 21 υπολείμματα, η αλυσίδα Β περιέχει 30. Επιπλέον, η ινσουλίνη αποτελείται από 51 κατάλοιπο αμινοξέων. Οι αλυσίδες συνδέονται σε ένα μόριο με δισουλφιδικές γέφυρες που σχηματίζονται μεταξύ των υπολειμμάτων κυστεΐνης.

Είναι ενδιαφέρον ότι στους χοίρους η δομή του μορίου της ινσουλίνης είναι σχεδόν η ίδια, η διαφορά είναι μόνο σε ένα υπόλειμμα - αντί για θρεονίνη στους χοίρους, η αλυσίδα Β περιέχει αλανίνη. Λόγω αυτής της ομοιότητας, η χοιρινή ινσουλίνη χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή ενέσεων. Παρεμπιπτόντως, χρησιμοποιείται και βόειο, αλλά διαφέρει κατά 3 υπολείμματα, πράγμα που σημαίνει ότι είναι λιγότερο κατάλληλο για το ανθρώπινο σώμα.

Παραγωγή ινσουλίνης στον οργανισμό, μηχανισμός δράσης, ιδιότητες

Η ινσουλίνη παράγεται από το πάγκρεας όταν αυξάνονται τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.

Ο σχηματισμός της ορμόνης μπορεί να χωριστεί σε διάφορα στάδια:

• Αρχικά, μια ανενεργή μορφή ινσουλίνης σχηματίζεται στον αδένα - προπροϊνσουλίνη . Αποτελείται από 110 υπολείμματα αμινοξέων που δημιουργούνται με συνδυασμό τεσσάρων πεπτιδίων - L, B, C και A.
• Στη συνέχεια, η προπροϊνσουλίνη συντίθεται στο ενδοπλασματικό δίκτυο. Για να περάσει από τη μεμβράνη, το L-πεπτίδιο, το οποίο αποτελείται από 24 υπολείμματα, αποκόπτεται. Έτσι προκύπτει προϊνσουλίνη.
• Η προϊνσουλίνη εισέρχεται στο σύμπλεγμα Golgi, όπου θα συνεχίσει την ωρίμανση της. Κατά την ωρίμανση διαχωρίζεται το C-πεπτίδιο (που αποτελείται από 31 υπολείμματα), το οποίο συνδέει τα πεπτίδια Β και Α. Αυτή τη στιγμή, το μόριο προϊνσουλίνης χωρίζεται σε δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες, σχηματίζοντας το απαραίτητο μόριο ινσουλίνη .

Πώς λειτουργεί η ινσουλίνη

Για να απελευθερώνουν ινσουλίνη από τους κόκκους, στο οποίο είναι πλέον αποθηκευμένο, πρέπει να ενημερώσετε το πάγκρεας για την αύξηση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα. Για να επιτευχθεί αυτό, υπάρχει μια ολόκληρη αλυσίδα διασυνδεδεμένων διεργασιών που ενεργοποιούνται όταν αυξάνονται τα επίπεδα σακχάρου.

• Η γλυκόζη στο κύτταρο υφίσταται γλυκόλυση και σχηματίζει τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP).
• Το ATP ελέγχει το κλείσιμο των διαύλων ιόντων καλίου, προκαλώντας αποπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης.
• Η εκπόλωση ανοίγει τα κανάλια ασβεστίου, προκαλώντας μια αξιοσημείωτη εισροή ασβεστίου στο κύτταρο.
• Οι κόκκοι στους οποίους αποθηκεύεται η ινσουλίνη αντιδρούν σε αυτή την αύξηση και απελευθερώνουν την απαιτούμενη ποσότητα ινσουλίνης. Η απελευθέρωση γίνεται με τη βοήθεια του εξωκυττάρωση. Δηλαδή, ο κόκκος συγχωνεύεται με την κυτταρική μεμβράνη, ο ψευδάργυρος, ο οποίος ανέστειλε τη δραστηριότητα της ινσουλίνης, διασπάται και η ενεργή ινσουλίνη εισέρχεται στο ανθρώπινο σώμα.

Έτσι, το ανθρώπινο σώμα λαμβάνει τον απαραίτητο ρυθμιστή γλυκόζης στο αίμα.

Σε τι ευθύνεται η ινσουλίνη, ο ρόλος της στον ανθρώπινο οργανισμό

Η ορμόνη ινσουλίνη εμπλέκεται σε όλες τις μεταβολικές διεργασίες στο ανθρώπινο σώμα. Αλλά ο σημαντικότερος ρόλος του είναι μεταβολισμός υδατανθράκων. Η επίδραση της ινσουλίνης στον μεταβολισμό των υδατανθράκων είναι να μεταφέρει τη γλυκόζη απευθείας στα κύτταρα του σώματος. Το λίπος και ο μυϊκός ιστός, που αποτελούν τα δύο τρίτα του ανθρώπινου ιστού, είναι ινσουλινοεξαρτώμενοι. Χωρίς ινσουλίνη, η γλυκόζη δεν μπορεί να εισέλθει στα κύτταρά τους. Επιπλέον, η ινσουλίνη επίσης:

• ρυθμίζει την απορρόφηση αμινοξέων
• ρυθμίζει τη μεταφορά ιόντων καλίου, μαγνησίου και φωσφορικών
• ενισχύει τη σύνθεση λιπαρών οξέων
• μειώνει τη διάσπαση των πρωτεϊνών

Ένα πολύ ενδιαφέρον βίντεο για την ινσουλίνη είναι παρακάτω.

Η απάντηση στο ερώτημα: «Γιατί χρειάζεται η ινσουλίνη στον οργανισμό;» είναι η ρύθμιση των υδατανθράκων και άλλων μεταβολικών διεργασιών στο σώμα.

συμπεράσματα

Σε αυτό το άρθρο, προσπάθησα να εξηγήσω όσο το δυνατόν πιο ξεκάθαρα ποιο όργανο παράγει ινσουλίνη, τη διαδικασία παραγωγής και πώς η ορμόνη δρα στο ανθρώπινο σώμα. Ναι, έπρεπε να χρησιμοποιήσω κάποιους περίπλοκους όρους, αλλά χωρίς αυτούς θα ήταν αδύνατο να αποκαλυφθεί το θέμα όσο το δυνατόν πληρέστερα. Αλλά τώρα μπορείτε να δείτε πόσο πολύπλοκη είναι στην πραγματικότητα η διαδικασία εμφάνισης της ινσουλίνης, η δράση της και η επίδρασή της στην υγεία μας.

Η ινσουλίνη είναι μια πρωτεΐνη που αποτελείται από δύο πεπτιδικές αλυσίδες ΕΝΑ(21 αμινοξέα) και ΣΕ(30 αμινοξέα) που συνδέονται με δισουλφιδικές γέφυρες. Συνολικά, η ώριμη ανθρώπινη ινσουλίνη περιέχει 51 αμινοξέα και το μοριακό της βάρος είναι 5,7 kDa.

Σύνθεση

Η ινσουλίνη συντίθεται στα β-κύτταρα του παγκρέατος με τη μορφή προπροϊνσουλίνης, στο Ν-άκρο της οποίας υπάρχει μια τελική αλληλουχία σήματος 23 αμινοξέων, η οποία χρησιμεύει ως αγωγός ολόκληρου του μορίου στην κοιλότητα του ενδοπλασματικού δίκτυο. Εδώ η τερματική αλληλουχία αποκόπτεται αμέσως και η προϊνσουλίνη μεταφέρεται στη συσκευή Golgi. Σε αυτό το στάδιο, το μόριο προϊνσουλίνης περιέχει Α-αλυσίδα, Β-αλυσίδαΚαι C-πεπτίδιο(Αγγλικός) συνδετικός– συνδετικό). Στη συσκευή Golgi, η προϊνσουλίνη συσκευάζεται σε εκκριτικούς κόκκους μαζί με ένζυμα απαραίτητα για την «ωρίμανση» της ορμόνης. Καθώς οι κόκκοι κινούνται προς την πλασματική μεμβράνη, σχηματίζονται δισουλφιδικές γέφυρες, το συνδετικό πεπτίδιο C (31 αμινοξέα) αποκόπτεται και σχηματίζεται το τελικό μόριο ινσουλίνη. Στους έτοιμους κόκκους, η ινσουλίνη βρίσκεται σε κρυσταλλική κατάσταση με τη μορφή εξαμερούς που σχηματίζεται με τη συμμετοχή δύο ιόντων Zn 2+.

Ρύθμιση σύνθεσης και έκκρισης

Η έκκριση ινσουλίνης συμβαίνει συνεχώς και περίπου το 50% της ινσουλίνης που απελευθερώνεται από τα β-κύτταρα δεν σχετίζεται με την πρόσληψη τροφής ή άλλες επιδράσεις. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, το πάγκρεας εκκρίνει περίπου το 1/5 της ινσουλίνης που περιέχει.

Το κύριο διεγερτικόΗ έκκριση ινσουλίνης είναι μια αύξηση της συγκέντρωσης γλυκόζης στο αίμα πάνω από 5,5 mmol/l, η έκκριση φτάνει στο μέγιστο στα 17-28 mmol/l. Ένα χαρακτηριστικό αυτής της διέγερσης είναι η αύξηση της έκκρισης ινσουλίνης σε δύο φάσεις:

• πρώτη φάσηδιαρκεί 5-10 λεπτά και η συγκέντρωση της ορμόνης μπορεί να αυξηθεί 10 φορές, μετά την οποία η ποσότητα της μειώνεται,
• δεύτερη φάσηξεκινά περίπου 15 λεπτά από την έναρξη της υπεργλυκαιμίας και συνεχίζεται σε όλη την περίοδο, οδηγώντας σε αύξηση των ορμονικών επιπέδων κατά 15-25 φορές.

Όσο περισσότερο παραμένει υψηλή συγκέντρωση γλυκόζης στο αίμα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των β-κυττάρων που εμπλέκονται στην έκκριση ινσουλίνης.

Επαγωγή σύνθεσηςΗ παραγωγή ινσουλίνης συμβαίνει από τη στιγμή που η γλυκόζη εισέρχεται στο κύτταρο μέχρι τη μετάφραση του mRNA της ινσουλίνης. Ρυθμίζεται από αυξημένη μεταγραφή του γονιδίου της ινσουλίνης, αυξημένη σταθερότητα του mRNA της ινσουλίνης και αυξημένη μετάφραση του mRNA της ινσουλίνης.

Ενεργοποίηση έκκρισηςινσουλίνη

1. Αφού η γλυκόζη εισέλθει στα β-κύτταρα (μέσω GluT-1 και GluT-2), φωσφορυλιώνεται από την εξοκινάση IV (γλυκοκινάση, έχει χαμηλή συγγένεια για τη γλυκόζη),
2. Στη συνέχεια, η γλυκόζη οξειδώνεται αερόβια και ο ρυθμός οξείδωσης της γλυκόζης εξαρτάται γραμμικά από την ποσότητα της,
3. Ως αποτέλεσμα, παράγεται ATP, η ποσότητα του οποίου εξαρτάται επίσης άμεσα από τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα,
4. Η συσσώρευση ΑΤΡ διεγείρει το κλείσιμο των διαύλων ιόντων K+, γεγονός που οδηγεί σε εκπόλωση της μεμβράνης,
5. Η εκπόλωση της μεμβράνης οδηγεί στο άνοιγμα των εξαρτώμενων από την τάση καναλιών Ca 2+ και στην εισροή ιόντων Ca 2+ στην κυψέλη,
6. Τα εισερχόμενα ιόντα Ca 2+ ενεργοποιούν τη φωσφολιπάση C και ενεργοποιούν τον μηχανισμό μετάδοσης σήματος ασβεστίου-φωσφολιπιδίου με το σχηματισμό DAG και τριφωσφορικής ινοσιτόλης (IP 3),
7. Η εμφάνιση του IF 3 στο κυτταρόπλασμα ανοίγει διαύλους Ca 2+ στο ενδοπλασματικό δίκτυο, το οποίο επιταχύνει τη συσσώρευση ιόντων Ca 2+ στο κυτταρόπλασμα,
8. Μια απότομη αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων Ca 2+ στο κύτταρο οδηγεί σε μετακίνηση εκκριτικών κόκκων προς την πλασματική μεμβράνη, σύντηξή τους με αυτήν και εξωκυττάρωση ώριμων κρυστάλλων ινσουλίνης προς τα έξω,
9. Στη συνέχεια, οι κρύσταλλοι αποσυντίθενται, τα ιόντα Zn 2+ διαχωρίζονται και τα ενεργά μόρια ινσουλίνης εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος.

Σχέδιο ενδοκυτταρικής ρύθμισης της σύνθεσης ινσουλίνης με τη συμμετοχή γλυκόζης

Ο περιγραφόμενος οδηγός μηχανισμός μπορεί να ρυθμιστεί προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση υπό την επίδραση ορισμένων άλλων παραγόντων, όπως π.χ αμινοξέα, λιπαρά οξέα, ορμόνεςΓαστρεντερική οδός και άλλες ορμόνες, νευρωνική ρύθμιση.

Από τα αμινοξέα, η έκκριση ορμονών επηρεάζεται περισσότερο από λυσίνηΚαι αργινίνη. Αλλά από μόνα τους δύσκολα διεγείρουν την έκκριση, η επίδρασή τους εξαρτάται από την παρουσία υπεργλυκαιμίας, δηλ. τα αμινοξέα ενισχύουν μόνο την επίδραση της γλυκόζης.

Ελεύθερα λιπαρά οξέαείναι επίσης παράγοντες που διεγείρουν την έκκριση ινσουλίνης, αλλά και μόνο παρουσία γλυκόζης. Κατά την υπογλυκαιμία, έχουν το αντίθετο αποτέλεσμα, καταστέλλοντας την έκφραση του γονιδίου της ινσουλίνης.

Η θετική ευαισθησία της έκκρισης ινσουλίνης στη δράση των γαστρεντερικών ορμονών είναι λογική - ινκρετίνες(εντερογλυκαγόνο και ινσουλινοτροπικό πολυπεπτίδιο που εξαρτάται από τη γλυκόζη), χολοκυστοκινίνη, εκκριτίνη, γαστρίνη, γαστρικό ανασταλτικό πολυπεπτίδιο.

Κλινικά σημαντική και κάπως επικίνδυνη είναι η αύξηση της έκκρισης ινσουλίνης με παρατεταμένη έκθεση αυξητική ορμόνη, ΑΚΘΚαι γλυκοκορτικοειδή, οιστρογόνα, προγεστίνες. Αυτό αυξάνει τον κίνδυνο εξάντλησης των β-κυττάρων, μειωμένης σύνθεσης ινσουλίνης και την ανάπτυξη ινσουλινοεξαρτώμενου σακχαρώδους διαβήτη. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν αυτές οι ορμόνες χρησιμοποιούνται στη θεραπεία ή σε παθολογίες που σχετίζονται με την υπερλειτουργία τους.

Η νευρική ρύθμιση των παγκρεατικών β κυττάρων περιλαμβάνει αδρενεργικόςΚαι χολινεργικόκανονισμός. Οποιοδήποτε στρες (συναισθηματικό ή/και σωματικό στρες, υποξία, υποθερμία, τραυματισμός, εγκαύματα) αυξάνει τη δραστηριότητα του συμπαθητικού νευρικού συστήματος και καταστέλλει την έκκριση ινσουλίνης λόγω της ενεργοποίησης των α2-αδρενεργικών υποδοχέων. Από την άλλη πλευρά, η διέγερση των β2-αδρενεργικών υποδοχέων οδηγεί σε αυξημένη έκκριση.

Αυξάνεται επίσης η έκκριση ινσουλίνης n.vagus , με τη σειρά του υπό τον έλεγχο του υποθαλάμου, ο οποίος είναι ευαίσθητος στις συγκεντρώσεις γλυκόζης στο αίμα.

Στόχοι

Οι υποδοχείς ινσουλίνης βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα του σώματος, εκτός από τα νευρικά κύτταρα, αλλά σε ποικίλες ποσότητες. Τα νευρικά κύτταρα δεν έχουν υποδοχείς για την ινσουλίνη, γιατί το τελευταίο απλά δεν διαπερνά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Η υψηλότερη συγκέντρωση υποδοχέων παρατηρείται στη μεμβράνη των ηπατοκυττάρων (100-200 χιλιάδες ανά κύτταρο) και των λιποκυττάρων (περίπου 50 χιλιάδες ανά κύτταρο), ένα κύτταρο σκελετικού μυός έχει περίπου 10 χιλιάδες υποδοχείς και τα ερυθροκύτταρα έχουν μόνο 40 υποδοχείς ανά κύτταρο.

Μηχανισμός δράσης

Μόλις η ινσουλίνη συνδεθεί με τον υποδοχέα, ενεργοποιείται ενζυματική περιοχήαισθητήριο νεύρο. Αφού έχει κινάση τυροσίνηςδραστηριότητα, φωσφορυλιώνει τις ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες - υποστρώματα του υποδοχέα ινσουλίνης. Περαιτέρω εξελίξεις καθορίζονται από δύο κατευθύνσεις: την οδό κινάσης MAP και τους μηχανισμούς δράσης της 3-κινάσης της φωσφατιδυλινοσιτόλης.

Όταν ενεργοποιηθεί 3-κινάση φωσφατιδυλινοσιτόληςαποτελέσματα μηχανισμού γρήγορα εφέ– ενεργοποίηση του GluT-4 και είσοδος γλυκόζης στο κύτταρο, αλλαγές στη δραστηριότητα των «μεταβολικών» ενζύμων – λιπάση TAG, συνθάση γλυκογόνου, φωσφορυλάση γλυκογόνου, κινάση φωσφορυλάσης γλυκογόνου, ακετυλο-SCoA καρβοξυλάση και άλλα.

Κατά την εφαρμογή MAP κινάσημηχανισμός (Αγγλικά) πρωτεΐνη ενεργοποιημένη από μιτογόνο) ρυθμίζονται αργά εφέ– πολλαπλασιασμός και διαφοροποίηση των κυττάρων, διαδικασίες απόπτωσης και αντι-απόπτωσης.

Δύο μηχανισμοί δράσης της ινσουλίνης

Ταχύτητα των επιδράσεων της ινσουλίνης

Οι βιολογικές επιδράσεις της ινσουλίνης χωρίζονται ανάλογα με την ταχύτητα ανάπτυξης:

Πολύ γρήγορα εφέ (δευτερόλεπτα)

Αυτές οι επιδράσεις συνδέονται με αλλαγές διαμεμβρανικές μεταφορές:

1. Ενεργοποίηση της Na + /K + -ATPase, η οποία προκαλεί την απελευθέρωση ιόντων Na + και την είσοδο ιόντων K + στο κύτταρο, η οποία οδηγεί σε υπερπόλωσημεμβράνες ευαίσθητων στην ινσουλίνη κυττάρων (εκτός από ηπατοκύτταρα).

2. Ενεργοποίηση του εναλλάκτη Na + /H + στην κυτταροπλασματική μεμβράνη πολλών κυττάρων και απελευθέρωση ιόντων Η + από το κύτταρο σε αντάλλαγμα για ιόντα Na +. Αυτή η επίδραση είναι σημαντική στην παθογένεση της αρτηριακής υπέρτασης στον σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2.

3. Η αναστολή της μεμβρανικής Ca2+ -ATPase οδηγεί σε κατακράτηση ιόντων Ca 2+ στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.

4. Απελευθέρωση του μεταφορέα γλυκόζης GluT-4 στη μεμβράνη των μυοκυττάρων και των λιποκυττάρων και αύξηση του όγκου μεταφοράς γλυκόζης στο κύτταρο κατά 20-50 φορές.

Γρήγορα εφέ (λεπτά)

Τα γρήγορα εφέ περιλαμβάνουν αλλαγή ταχυτήτων φωσφορυλίωσηΚαι αποφωσφορυλίωσημεταβολικά ένζυμα και ρυθμιστικές πρωτεΐνες.

Συκώτι

• φρενάρισμαεπιδράσεις της αδρεναλίνης και της γλυκαγόνης (φωσφοδιεστεράση),
• επιτάχυνση γλυκογονογένεση(συνθάση γλυκογόνου),
• δραστηριοποίηση γλυκόλυση
• μετατροπή του πυροσταφυλικού σε ακετυλο-SCoA(PVC αφυδρογονάση),
• κέρδος σύνθεση λιπαρών οξέων(ακετυλο-SCoA καρβοξυλάση),
• σχηματισμός VLDL,
• προαγωγή σύνθεση χοληστερόλης(HMG-SCoA αναγωγάση),

Μύες

• φρενάρισμαεπιδράσεις της αδρεναλίνης (φωσφοδιεστεράση),
• GluT-4),
• διέγερση γλυκογονογένεση(συνθάση γλυκογόνου),
• δραστηριοποίηση γλυκόλυση(φωσφοφρουκτοκινάση, πυροσταφυλική κινάση),
• μετατροπή του πυροσταφυλικού σε ακετυλο-SCoA(PVC αφυδρογονάση),
• ενισχύει τη μεταφορά ουδέτερων αμινοξέαστους μύες
• διεγείρει αναμετάδοση(ριβοσωμική πρωτεϊνική σύνθεση).

Λιπώδης ιστός

• διεγείρει τη μεταφορά της γλυκόζης στα κύτταρα (ενεργοποίηση Glut-4),
• ενεργοποιεί την αποθήκευση λιπαρών οξέων στους ιστούς ( λιποπρωτεϊνική λιπάση),
• δραστηριοποίηση γλυκόλυση(φωσφοφρουκτοκινάση, πυροσταφυλική κινάση),
• κέρδος σύνθεση λιπαρών οξέων(ενεργοποίηση ακετυλο-SCoA καρβοξυλάσης),
• δημιουργία ευκαιριών για κάλτσα TAG(απενεργοποίηση της ορμονοευαίσθητης λιπάσης).

Αργή εφέ (λεπτά έως ώρες)

Τα αργά αποτελέσματα συνίστανται στην αλλαγή του ρυθμού μεταγραφής των γονιδίων για πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για το μεταβολισμό, την κυτταρική ανάπτυξη και διαίρεση, για παράδειγμα:

1. Επαγωγήσύνθεση ενζύμων στο ήπαρ

• γλυκοκινάση και πυροσταφυλική κινάση (γλυκόλυση),
• ATP κιτρική λυάση, ακετυλο SCoA καρβοξυλάση, συνθάση λιπαρών οξέων, μηλική αφυδρογονάση κυτοσολίου ( σύνθεση λιπαρών οξέων),
• γλυκόζη-6-φωσφορική αφυδρογονάση ( μονοπάτι φωσφορικής πεντόζης),

2. Επαγωγήστα λιποκύτταρα η σύνθεση της αφυδρογονάσης της φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης και της συνθάσης των λιπαρών οξέων.

3. Καταστολήσύνθεση mRNA, για παράδειγμα, για PEP καρβοξυκινάση (γλυκονεογένεση).

4. Παρέχει διαδικασίες εκπομπές, αυξάνοντας τη φωσφορυλίωση σερίνης της ριβοσωμικής πρωτεΐνης S6.

Πολύ αργά εφέ (ώρες έως ημέρες)

Πολύ αργά αποτελέσματα πραγματοποιούνται με τη μιτογένεση και την κυτταρική αναπαραγωγή. Για παράδειγμα, αυτές οι επιπτώσεις περιλαμβάνουν

1. Αυξημένη σύνθεση σωματομεδίνης στο ήπαρ, εξαρτώμενη από την αυξητική ορμόνη.

2. Αυξημένη κυτταρική ανάπτυξη και πολλαπλασιασμός σε συνέργεια με σωματομεδίνες.

3. Μετάβαση του κυττάρου από τη φάση G1 στη φάση S του κυτταρικού κύκλου.

Είναι η ομάδα των αργών επιδράσεων που εξηγεί το «παράδοξο» της παρουσίας αντίστασης στην ινσουλίνη στα λιποκύτταρα (στο σακχαρώδη διαβήτη τύπου 2) και την ταυτόχρονη αύξηση της μάζας του λιπώδους ιστού και την αποθήκευση λιπιδίων σε αυτόν υπό την επίδραση της υπεργλυκαιμίας. και ινσουλίνη.

Απενεργοποίηση ινσουλίνης

Η απομάκρυνση της ινσουλίνης από την κυκλοφορία γίνεται μετά τη δέσμευσή της στον υποδοχέα και την επακόλουθη εσωτερίκευση (ενδοκυττάρωση) του συμπλέγματος ορμόνης-υποδοχέα, κυρίως σε συκώτιΚαι μύες. Μετά την απορρόφηση, το σύμπλοκο καταστρέφεται και τα μόρια πρωτεΐνης λύονται σε ελεύθερα αμινοξέα. Το ήπαρ συλλαμβάνει και καταστρέφει έως και το 50% της ινσουλίνης κατά την πρώτη διέλευση αίματος που ρέει από το πάγκρεας. ΣΕ νεφράΗ ινσουλίνη διηθείται στα πρωτογενή ούρα και, μετά την επαναρρόφηση στα εγγύς σωληνάρια, καταστρέφεται.

Παθολογία

Υπολειτουργία

Ινσουλινοεξαρτώμενος και μη ινσουλινοεξαρτώμενος σακχαρώδης διαβήτης. Για τη διάγνωση αυτών των παθολογιών, η κλινική χρησιμοποιεί ενεργά τεστ αντοχής και προσδιορισμό της συγκέντρωσης της ινσουλίνης και του C-πεπτιδίου.