loader

Основен

Диагностика

Какво представлява инсулинът и каква е неговата роля в организма?

Всеки чуваше за диабета. За щастие много хора нямат такава болест. Въпреки че често се случва заболяването да се развива много тихо, незабележимо, само при планиран преглед или в извънредна ситуация, показващо вашето лице. Диабетът зависи от нивото на определен хормон, произведен и погълнат от човешкото тяло. За какво е инсулинът, как работи и какви проблеми могат да причинят неговия излишък или дефицит, ще бъдат описани по-долу.

Хормони и здраве

Ендокринната система е един от компонентите на човешкото тяло. Много органи произвеждат сложни вещества - хормони. Те са важни за гарантирането на качеството на всички процеси, от които зависи жизнената дейност на дадено лице. Едно от тези вещества е хормон инсулин. Излишъкът се отразява само на работата на много органи, но и в самия живот, защото рязко покачване или спад в нивото на това вещество може да предизвика кома или дори смърт на едно лице. Ето защо, една определена група от хора, страдащи от нарушения на нивото на този хормон, постоянно носи спринцовка с инсулин, за да може да се направи важна инжекция.

Хормон инсулин

Какво представлява инсулинът? Този въпрос е от интерес за тези, които са запознати със своето изобилие или недостиг не от слухове, и тези, които не са засегнали проблема с дисбаланса на инсулина. Хормонът, произвеждан от панкреаса и получил името му от латинската дума "insula", което означава "остров". Името му е получено от областта на образованието - островите на Лангерхан, разположени в тъканите на панкреаса. Понастоящем този хормон е изучен най-добре от учените, защото засяга всички процеси, протичащи във всички тъкани и органи, въпреки че неговата основна задача е да понижи нивото на кръвната захар.

Инсулин като структура

Структурата на инсулина вече не е тайна за учените. Проучването на това важно за всички органи и системи на хормона започва още в края на XIX век. Прави впечатление, че най-клетките на панкреаса, които произвеждат инсулин - Лангерхансовите острови, получил името си от студента по медицина, първо обърна внимание на натрупването на клетки в тъканта, която се изучава под микроскоп орган на храносмилателната система. Той е бил почти един век, тъй като 1869 г., преди фармацевтичната индустрия за масовото производство на лекарства с инсулин за хората с диабет са били в състояние да подобри значително качеството на живота им.

Структурата на инсулина е комбинация от две полипептидни вериги, състоящи се от аминокиселинни остатъци, свързани с така наречените дисулфидни мостове. Молекулата на инсулина съдържа 51 аминокиселинни остатъка, разделени на две групи - 20 под "А" и 30 под "В". Разликите между човешкия и свинският инсулин, например, присъстват само в един остатък под индекса "В", човешкият инсулин и панкреатичният бик хормон се характеризират с три остатъка от индекса "В". Ето защо, естествен инсулин от панкреаса на тези животни - един от най-честите компоненти за лекарства при диабет.

Научни изследвания

Взаимозависимостта на панкреасната работа с лошо качество и развитието на диабета - заболяване, придружено от повишена кръвна захар и нива на урината - е забелязано от лекарите от дълго време. Но едва през 1869 г. 22-годишният Паул Лангерханс, студент по медицина от Берлин, откри панкреатични клетъчни групи, непознати досега от учените. И от името на младия изследовател се казваше, че те са получили името си - островите на Лангерханс. След известно време по време на експериментите учени са доказали, че тайната на тези клетки засяга храносмилането, а отсъствието рязко повишава нивото на кръвната захар и урината, което има отрицателно въздействие върху състоянието на пациента.

Началото на двадесети век бе белязано от откритието на руския учен Иван Петрович Соболев за зависимостта на въглехидратния метаболизъм от дейността за производство на секретарните острови на Лангерханс. От доста време биолозите дешифрират формулата на този хормон, за да могат да го синтезират изкуствено, защото има много, много пациенти с диабет и броят на хората с тази болест непрекъснато расте.

Само през 1958 г. се определя последователността от аминокиселини, от която се образува молекула на инсулин. За това откритие, носителят на Нобелова награда получи молекулярен биолог от Обединеното кралство Фредерик Сангър. Но пространственият модел на молекулата на този хормон през 1964 г., използвайки метода на рентгеновата дифракция, беше определен от Дороти Кроуфут-Ходжкин, за която и тя получи най-високата научна награда. Инсулинът в кръвта е един от основните показатели на човешкото здраве и неговото колебание над определени нормативни показатели служи като причина за задълбочен преглед и установяване на определена диагноза.

Къде се произвежда инсулинът?

За да разберем това, което е необходимо, за да се разбере инсулин - защо човек се нуждае от панкреаса, в действителност това е органът, който принадлежи към ендокринната и храносмилателната система, която произвежда този хормон.

Структурата на всеки орган е сложна, защото в допълнение към отделите на органа в него работят различни тъкани, състоящи се от различни клетки. Характерна особеност на панкреаса са островите на Лангерхан. Това са специални натрупвания на клетки, произвеждащи хормони, разположени в тялото на органа, въпреки че основното им местоположение е опашката на панкреаса. При възрастни, според биолозите, има около един милион такива клетки, а общата им маса е само около 2% от телесното тегло.

Как се произвежда "сладък" хормон?

Инсулинът в кръвта, който се съдържа в определено количество, е един от показателите за здравето. За да стигнат до такава очевидна концепция за съвременния човек, учените имаха нужда от повече от десет години старание.

Първоначално бяха изолирани два вида клетки, от които островчета на Langerhans, - клетки тип А и тип В клетки. Тяхната разлика се състои в производството на различни в тяхната функционална ориентация на тайната. Тип А клетки произвеждат глюкагон, подобен на пептид хормон, който подпомага разграждането на гликоген в черния дроб и поддържа постоянно ниво на кръвната глюкоза. Бета клетките отделят инсулин-пептиден хормон на панкреаса, което понижава нивото на глюкозата, като по този начин засяга всички тъкани и съответно органите на човешкото или животинското тяло. Има ясна корелация - клетките на панкреаса А потенцират появата на глюкоза, което на свой ред принуждава Б клетките да работят, секретира инсулин, което намалява нивото на захарта. От островите на Лангерханс "сладкият" хормон се произвежда и навлиза в кръвта на няколко етапа. Препроинсулинът, който е пептид-прекурсор на инсулина, се синтезира на рибозоми на късото рамо на 11 хромозома. Този първоначален елемент се състои от 4 вида аминокиселинни остатъци - А-пептид, В-пептид, С-пептид и L-пептид. Той влиза в ендоплазмения ретикулум на еукариотната мрежа, където L-пептидът се отцепва от него.

Така, препроинсулинът се превръща в проинсулин, прониквайки в така наречения Golgi апарат. Именно там се узрява: проинсулин губи С-пептида, разделя се на инсулин и биологично неактивен пептиден остатък. От островите на Лангерхан, инсулин се секретира от действието на глюкозата в кръвта, която навлиза в В клетките. В резултат на цикъла на химичните реакции от секреторните гранули, секретираният инсулин се секретира по-рано.

Каква е ролята на инсулина?

Действието на инсулина е било изследвано от физиолози, патофизиолози отдавна. В момента тя е най-изучаваният хормон на човешкото тяло. Инсулинът е важен за почти всички органи и тъкани, участващи в абсолютното мнозинство от метаболитните процеси. Специална роля се отделя на взаимодействието на хормона на панкреаса и въглехидратите.

Глюкозата е производно вещество в метаболизма на въглехидратите и мазнините. Той ще влезе в В клетките на островите на Лангерхан и ще ги накара активно да отделят инсулин. Максималната работа, която този хормон се извършва при транспортиране на глюкоза в мастни и мускулни тъкани. Какво представлява инсулинът за метаболизма и енергията в човешкото тяло? Тя засилва или блокира много процеси, като по този начин засяга работата на почти всички органи и системи.

Пътят на хормона в тялото

Един от най-важните хормони, които засягат всички телесни системи, е инсулинът. Неговото ниво в тъканите и течностите на тялото служи като показател за здравословното състояние. Пътят, който преминава този хормон от производство до елиминиране, е много сложен. Най-често се екскретира от бъбреците и черния дроб. Но медицински учени провеждат проучване за отделянето на инсулин в черния дроб, бъбреците и тъканите. Така че в черния дроб, преминаващ през порталната вена, така наречената портална система, около 60% от инсулина, произвеждан от панкреаса, се разтваря. Останалото количество, което е останалото 35-40%, се отделя от бъбреците. Ако инсулинът се инжектира парентерално, той не преминава през порталната вена, което означава, че основното елиминиране се извършва от бъбреците, което засяга тяхното функциониране и, ако може да се каже, износване.

Основното нещо е балансът!

Инсулинът може да се нарече динамичен регулатор на процесите на образуване и използване на глюкоза. Увеличете нивото на кръвната захар в няколко хормона, например глюкагон, соматотропин (растежен хормон), адреналин. Но нивото на глюкозата намалява само инсулина и в това е уникално и изключително важно. Ето защо се нарича хипогликемичен хормон. Характерният показател за някои здравословни проблеми е кръвната захар, която пряко зависи от производството на секрецията на островите на Лангерхан, защото намалява инсулина в кръвната глюкоза.

Кръвната захар, определена на празен стомах в здрав възрастен, е от 3,3 до 5,5 mmol / литър. В зависимост от това колко дълго човек яде, този индикатор варира между 2,7 и 8,3 mmol / литър. Учените са открили, че храненето предизвиква скок в нивата на глюкозата няколко пъти. Продължителното постоянно увеличение на количеството захар в кръвта (хипергликемия) показва развитие на захарен диабет.

Хипогликемията - намаление на този показател, може да причини не само кома, но и смъртоносен резултат. Ако нивото на захар (глюкоза) падне под физиологично приемливата стойност, работата включва хипергликемични (контраинсулинови) хормони, освобождаващи глюкоза. Но адреналинът и други стрес хормони силно потискат секрецията на инсулина, дори на фона на повишено ниво на захар.

Хипогликемията може да се развие с намаляване на количеството глюкоза в кръвта поради излишъка от лекарства, съдържащи инсулин, или поради прекомерно производство на инсулин. Хипергликемията, напротив, води до производството на инсулин.

Инсулино-зависими заболявания

Повишеният инсулин провокира понижаване на кръвната захар, което при липса на спешни мерки може да доведе до хипогликемична кома и смърт. Такова състояние е възможно с неоткрит доброкачествен тумор от бета клетките на островите на Langerhans в панкреас-инсулинома. Един единичен излишък от инсулин, прилаган умишлено, се използва за известно време в терапия на шизофрения, за да потенцира инсулиновия шок. Но продължителното прилагане на големи дози инсулинови лекарства причинява симптомен комплекс, наречен синдром на Somogy.

Постоянното покачване на кръвната захар се нарича диабет. Специалистите тази болест е разделена на няколко вида:

  • Диабетът тип 1 се основава на недостатъчното производство на инсулин от панкреатични клетки, инсулинът при диабет тип 1 е жизненоважно лекарство;
  • Диабетът тип 2 се характеризира с намаляване на прага на чувствителност на тъканите, зависими от инсулин, към този хормон;
  • MODY-диабетът е цялостен комплекс от генетични дефекти, които заедно водят до намаляване на количеството секреция на В-клетки в островите на Langerhans;
  • Гестационен захарен диабет се развива само при бременни жени, след раждането или той изчезва или се намалява значително.

Характерна особеност на всеки тип болест е не само повишаването на нивото на кръвната глюкоза, но и нарушаването на всички метаболитни процеси, което води до тежки последици.

С диабет трябва да живеете!

Не толкова отдавна в диабет форма insulinzavismoy счита нещо, което значително увреждат качеството на живот на пациента. Но днес за такива хора се разработват много устройства, които значително опростяват ежедневните рутинни задължения за поддържане на здравето. Например, една писалка за инсулин се превърна в незаменим и удобен атрибут за редовен прием изисква доза инсулин и кръвна захар м ви позволява комфорта на дома, сам да се контролира кръвната захар.

Видове съвременни инсулинови препарати

Хората, които са принудени да приемат лекарства с инсулин, знаят, че фармацевтичната промишленост ги произвежда на три различни позиции, характеризиращи се с продължителност и вид работа. Това са така наречените типове инсулин.

  1. Ultra-краткият инсулин е новост в фармакологията. Те функционират само за 10-15 минути, но през това време те имат време да играят ролята на естествен инсулин и да изпълняват всички метаболитни реакции, които тялото се нуждае.
  2. Краткият или високоскоростен инсулин се приема непосредствено преди хранене. такова лекарство започва да действа след 10 минути след перорално приложение и продължителността на действието му е максимум 8 часа от времето на прилагане. Този тип се характеризира с пряка зависимост от количеството на активното вещество и продължителността на неговата работа - колкото по-висока е дозата, толкова по-дълго действа. Инжекциите с къс инсулин се прилагат подкожно или интравенозно.
  3. Средният инсулин представлява най-голямата група хормони. Те започват да работят 2-3 часа след въвеждането им в тялото и продължават 10-24 часа. Различните медикаменти със средна инсулин могат да имат различни пикове на активност. Често лекарите предписват сложни лекарства, които включват кратък и среден инсулин.
  4. Дългодействащите инсулини се считат за основни лекарства, които се приемат 1 път на ден и следователно се наричат ​​основни. За да се работи инсулинът на продължителното действие започва след едва 4 часа, поради това при сериозни форми на болестта да пропусне приемането му не се препоръчва.

Решете въпроса кой инсулин да избере за конкретен случай на диабет, може да бъде лекар в лечението на много обстоятелства и хода на заболяването.

Какво представлява инсулинът? Витален, най-добре проучен хормон на панкреаса, отговорен за намаляването на кръвната захар и участие в практически всички метаболитни процеси, протичащи в по-голямата част от телесните тъкани.

Какво представлява инсулинът, неговият ефект върху тялото и най-новите постижения

Всичко за инсулина. Каква функция се нарича да се извършва инсулин в човешкото тяло и как това лекарство сега може да помогне да се справи с такова страховито заболяване като диабет.

Какво е инсулинът и защо е толкова необходимо за човек? Отговорът на този въпрос е буквално на повърхността в статията по-долу.

Инсулин - произхожда от латинската дума Insula (остров), е един вид белтъчен материал, се синтезира от определени клетки на панкреаса, или по-скоро, нейните формации. В медицинската терминология те са определени като островчета на Лангерхан-Соболев.

Този хормон на панкреаса оказва огромно влияние върху всички възникващи метаболитни процеси в тъканите, присъщи на човешкото тяло. Принадлежащ към пептидната серия, той качествено насища човешките клетки с всички необходими вещества за тях, като прехвърля калий, различни аминокиселини и, разбира се, глюкоза през хемопоетичната система. Тъй като благодарение на глюкозата се поддържа определен баланс на въглехидратите в човешкото тяло.

Ето как се случва: когато ядете храна в тялото, увеличавате количеството глюкоза, което влияе върху нивото на описаното в кръвта вещество и увеличаването му.

Химическа и структурна формула

Конструктивният ефект на това вещество е свързан с неговата молекулярна структура. Това е причината за интереса на учените от самото начало на откриването на този хормон. Тъй като точната химична формула на това синтезирано вещество би позволила то да бъде изолирано химически.

Разбира се, само химична формула не е достатъчна, за да опише структурата му. Но също така е вярно, че науката не стои неподвижна и днес нейната химическа природа вече е известна. И това позволява да се подобри всяко ново и ново развитие на лекарства, насочени към лечение на човек с диабет.

Структурата, нейният химичен произход включва аминокиселини и е вид пептиден хормон. Неговата молекулна структура има две полипептидни вериги, в които са включени в образуването и аминокиселинни остатъци, броят на които като цяло - 51. Тези вериги са свързани чрез дисулфидни мостове условно определени като "А" и "В". Група "А" има 21 аминокиселинни остатъка, "В" 30.

Самата структура и ефективност на примери за различни биологични видове се различават една от друга. На хората тази структура не напомня повече за това, което се формира в организма на маймуна, и че то е оборудвано с прасе. Разликите Intermedia структури свине и хора само в единичен аминокиселинен остатък, който се намира в схема В. Следвайте-близко по структура на видовете - бик, разлика в структурата на три аминокиселинни остатъци. При бозайници молекулите на това вещество се различават още повече от аминокиселинни остатъци.

Функции и какво влияе върху хормона

Когато яде протеин, инсулинът, който е пептиден хормон, не се усвоява като всеки друг в червата, но изпълнява масив от функции. И така, какво прави това вещество, главно инсулин, в намаляването на концентрацията на глюкоза в кръвта. И също така да се увеличи пропускливостта на клетъчните мембрани за глюкоза.

Въпреки че изпълнява инсулин и други еднакво важни функции в тялото:

  • Той стимулира появата на гликоген в черния дроб и мускулната структура - форма на задържане на глюкозата в животинските клетки;
  • Увеличава синтеза на гликоген;
  • Намалява известна ензимна активност на делене, мазнини и гликоген;
  • Тя позволява инсулинът да увеличава синтеза на протеини и мазнини;
  • Той контролира други човешки системи и влияе върху правилното асимилиране на аминокиселините от клетките;
  • Потиска появата на кетони;
  • Подтиска разцепването на липидите.

Инсулинът е хормон, който регулира метаболизма на въглехидратите в човешкото тяло. Неговата роля на протеиново вещество при влизане в кръвта е намаляването на кръвната захар.

Недостатъчност на инсулиновата секреция при хора, причинени от разпадането на бета клетките често води до пълен недостиг на инсулин и диагностика - 1 диабет тип. Нарушаването на същото взаимодействие на това вещество върху тъканите води до развитие на диабет тип 2.

миризма

Какво мирише на това вещество? Симптом на диабета, който, на първо място, привлича вниманието е миризмата на ацетон от устата. С оглед недостатъчността на описания хормон, глюкозата не прониква в клетките. Във връзка с това, което клетките започват истински глад. А натрупаната глюкоза започва да образува кетони, във връзка с които се увеличава миризмата на ацетон от кожата и урината. Ето защо, ако получите тази миризма, трябва незабавно да се консултирате с лекар.

Идентифицирането и производството на това вещество през 20-ти век като лекарство за диабетици даде възможност на много хора не само да продължат живота си с такова заболяване, но и да се възползват напълно от това.

Образуването на хормон в тялото

Само клетки "В" са отговорни за производството на това вещество в човешкото тяло. Хормонът инсулин се занимава с регулирането на захарта и ефекта върху мастните процеси. Ако тези процеси бъдат нарушени, диабетът започва да се развива. Във връзка с това, което учените преди умами е малък проблем в области като медицина, биохимия, биология и генното инженерство, за да се разбере нюансите на биосинтеза и действието на инсулина в организма за по-нататъшно контрол върху тези процеси.

Така че, за какъв отговор "В" клетки - за развитието на инсулин от две категории, едната от които е стара и друга е подобрена, е нова. В първия случай се образува проинсулин - той не е активен и не изпълнява хормоналната функция. Количеството на това вещество е определено в 5% и каква роля играе в организма не е напълно разбрано.

Хормонният инсулин се секретира първо от "В" клетките, подобно на хормона, описан по-горе, с единствената разлика, че в бъдеще отива до комплекса Golgi, където той се обработва допълнително. От вътре в този клетъчен компонент, който е предназначен за синтез и натрупване на различни вещества с помощта на ензими, С-пептидът се отделя.

И освен това, в резултат на образуването на инсулин и натрупването му, опаковката за по-добро съхранение в секреторните съдове. Тогава, ако има нужда от инсулин в тялото, което се дължи на повишаването на глюкозата, "В" клетки, този хормон бързо се хвърля в кръвта.

Така че човешкото тяло и формира описания хормон.

Необходимост и роля на описания хормон

Защо се нуждаете от инсулин в човешкото тяло, защо и какво е това вещество да му бъде възложено в ролята? Човешкото тяло за правилна и нормална работа винаги ни казва, че за всяка от клетките му е необходимо в определен момент:

  • Насищане с кислород;
  • Хранителните вещества, от които се нуждае;
  • Глюкоза.

Така се подкрепя неговата дейност.

Глюкозата под формата на някакъв източник на енергия, произведена от черния дроб, и влизайки в тялото с храна, се нуждае от помощ, за да влезе във всяка клетка от кръвта. В този процес, инсулин за влизане на глюкоза в клетките и играе роля в човешкото тяло на определен проводник, като по този начин осигурява транспортна функция.

И, разбира се, липсата на това вещество буквално фатални за организма и неговите клетки, но излишъкът може да доведе до заболявания като диабет тип 2 диабет, затлъстяване, да наруши функционирането на сърцето, кръвоносните съдове, и дори да доведе до развитието на онкологичните заболявания.

Във връзка с горното, нивото на инсулин в човек с диабетици трябва да се проверява възможно най-често, да се правят тестове и да се потърси медицинска помощ.

Производство и компонент на материята

Природният инсулин се образува в панкреаса. Лекарството, описано в тази статия, което е жизненоважно лекарство, предизвика истинска революция сред хората, които страдат и страдат от захарен диабет.

И така, какво е това и как се произвежда инсулинът във фармацевтичните продукти?

Инсулиновите препарати за диабетици се различават един от друг:

  • Почистване по един или друг начин;
  • Произход (има инсулин - едър рогат добитък, прасе, човек);
  • Вторични компоненти;
  • концентрация;
  • рН - разтвор;
  • Възможността за смесване на лекарства (кратко и продължително действие).

Инсулинови спринцовки, направени от специален процес калибриране, който е както следва: когато като спринцовка 0,5 мл лечение, пациентът поема 20 единици, равни на 0.35 мл до 10 единици и така нататък.

От какво се състои това лекарство? Тук всичко зависи от начина за получаването му. Тя може да бъде от следните типове:

  • Лекарствен продукт от животински произход;
  • биосинтетичен;
  • Генетично проектиран;
  • Генетично проектиран модифициран;
  • Синтетичен.

Най-дългият използван свински хормон. Но такава инсулинова форма, която не е напълно като природни хормони, не е имала абсолютно ефективен резултат. Във връзка с това как действителният успех и ефект в лечението на диабета се превърна в механизъм на действие на инсулин рекомбинанта, чиито свойства са почти 100% удовлетворени от хората, страдащи от диабет, с различни възрастови категории.

И така, ефектът от инсулин рекомбинанта даде добър шанс за диабетиците до нормален и пълен живот.

инсулин

Инсулин (от латински остров - остров) - хормон с пептидна природа, се образува в бета клетките на островите на Лангерханс панкреас. Има многофункционално влияние върху обмена в почти всички тъкани. Основният ефект на инсулина е да се намали концентрацията на глюкоза в кръвта. За първи път е изолиран от канадските учени Ф. Бънтинг и С. Найт (1921-22 г.).

Молекулата на инсулина се формира от две полипептидни вериги, съдържащи 51 аминокиселинни остатъка: А веригата се състои от 21 аминокиселинни остатъка, В-веригата се образува от 30 аминокиселинни остатъка. Полипептидните вериги са свързани чрез два дисулфидни моста през цистеинови остатъци, третата дисулфидна връзка е разположена в А веригата.

Основната структура на инсулина в различни биологични видове се различава до известна степен, както и важността му при регулирането на въглехидратния метаболизъм. Най-подобен на човешкия инсулин е свински, който се различава от това от само един аминокиселинен остатък 30 позиция свински инсулин В-верига е аланин, както и в човешки инсулин - треонин; Говеждият инсулин има три аминокиселинни остатъка.

Биосинтезата на инсулина включва образуването на два неактивни предшественика, препроинсулин и проинсулин, които в резултат на последователната протеолиза се превръщат в активен хормон. Биосинтезата на препроинсулин започва с образуването на сигнален пептид върху полирибозомите, свързани с ER. Сигналният пептид прониква в ER лумена и насочва влизането в лумена на ER на нарастващата полипептидна верига. След края на синтеза на препроинсулин сигналният пептид, който включва 24 аминокиселинни остатъка, се отделя (Фигура 11-24).

Проинсулин (86 аминокиселинни остатъци) влиза апарата на Голджи, когато действието на специфични протеази разцепват в няколко места, за да се образува инсулин (51 аминокиселинни остатъци) и С-пептид, състоящ се от 31 аминокиселинни остатъци.

Инсулинът и С-пептидът в еквимоларни количества са включени в секреторните гранули. В гранулите инсулинът се комбинира с цинк, образувайки димери и хексамери. Зрелите гранули се сливат с плазмената мембрана, а инсулинът и С-пептидът се секретират в извънклетъчния флуид в резултат на екзоцитоза. След секретиране в кръвта, инсулиновите олигомери се разлагат. Т1 / 2 инсулин в кръвната плазма е 3-10 минути, С-пептид - около 30 минути.

Биологична роля- Инсулин драстично увеличава пропускливостта на стените на мускулните и мастните клетки за глюкозата. Т. За. Всички глюкоза процеси асимилация възникнат в клетките, и инсулин насърчава глюкоза ги транспортират, то предоставя използване на глюкоза от тялото, синтезата на гликоген (въглехидрати резерв) и натрупването му в мускулните влакна. Чрез увеличаване приема на глюкоза в клетките на мастната тъкан, инсулинът стимулира образуването на мазнини в организма. В допълнение, инсулин стимулира и протеинов синтез в клетката, увеличавайки пропускливостта на клетъчните стени за аминокиселини.

хипергликемия - Повишена кръвна захар.

В състояние на хипергликемия, приемането на глюкоза се увеличава както в черния дроб, така и в периферните тъкани. Щом нивото на глюкозата се повиши, панкреасът започва да произвежда инсулин.

хипогликемия - патологично състояние, характеризиращо се с намаляване на нивото на глюкозата в периферната кръв под нормата (<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. инсулином - доброкачествен тумор от бета клетките на панкреаса, който произвежда прекомерно количество инсулин. Клиничната картина се характеризира с случайни хипогликемични състояния.

Диаграма на биосинтезата на инсулина в β-клетките на островите Лангерхан. ER - ендоплазмен ретикулум. 1 - образуване на сигнален пептид; 2 - синтез на препроинсулин; 3 - разцепване на сигналния пептид; 4 - транспортиране на проинсулин до апарата Golgi; 5 - трансформиране на проинсулин в инсулин и С-пептид и включване на инсулин и С-пептид в секреторни гранули; 6 - секреция на инсулин и С-пептид.

Структура на човешкия инсулин. A. Първична структура на инсулин. Б. Модел на третичната структура на инсулин (мономер): 1-А-верига; 2 - В-верига; 3-рецепторно свързващо място

Глюкагон е хормонът на алфа клетките на островчетата на панкреаса на Лангерхан. Чрез химическата структура глюкагонът е пептиден хормон.

Глюкагоновата молекула се състои от 29 аминокиселини и има молекулно тегло 3485 далтона. Глюкагон е открит през 1923 г. от Кимбъл и Мерлин.

Основното място за синтез на глюкагон е а-клетките на островния апарат на панкреаса. Въпреки това, доста големи количества от този хормон могат да бъдат произведени на други места в стомашно-чревния тракт.

Глюкагон се синтезира под формата на голям прекурсор - проглюкагон (молекулно тегло около 9000). Били са открити и по-големи молекули, но не е ясно дали те са прекурсори на глюкагон или тясно свързани пептиди. Само 30-40% от имунореактивния "глюкагон" в плазмата отчита дела на глюкагон на панкреаса. Останалите са по-големи молекули, лишени от биологична активност.

В плазмата глюкагонът е в свободна форма. Тъй като не се свързва с транспортен протеин, полуживотът на глюкагон е малък (около 5 минути).

Инактивирането на този хормон се осъществява в черния дроб под действието на ензим, който, като разцепва връзката между Ser-2 и Gln-3, отстранява две аминокиселини от N-края. Черният дроб е първата бариера пред секретирания глюкагон и тъй като той бързо инактивира този хормон, съдържанието му в кръвта на порталната вена е много по-високо, отколкото в периферната кръв.

Глюкагон практически няма ефект върху гликоген на скелетните мускули, очевидно поради почти пълното отсъствие на глюкагонови рецептори в тях. Глюкагон причинява увеличаване на инсулиновата секреция от здрави р-клетки на панкреаса и инхибиране на инсулиназна активност. Това очевидно е един от физиологичните механизми за противодействие на хипергликемията, причинена от глюкагон.

Глюкагон проявява силна инотропен и хронотропен ефект върху миокарда поради повишено образуване на сАМР (т.е., има ефект, подобен на ефекта на бета-адренергични рецепторни агонисти, но без участието на β-адренергични система в реализацията на този ефект). Резултатът е повишаване на кръвното налягане, повишаване на сърдечната честота и сила.

При високи концентрации глюкагонът предизвиква силен спазмолитичен ефект, отпускане на гладките мускули на вътрешните органи, особено на червата, които не са медиирани от аденилат циклазата.

Глюкагон участва в изпълнението на реакциите на "борба или бягство", увеличаване на наличието на енергийни субстрати (например глюкоза, свободни мастни киселини, кето киселина) до скелетните мускули и увеличаването на притока на кръв към скелетните мускули, дължащи се на укрепването на сърцето. Освен това, глюкагон подобрява катехоламин секреция от надбъбречната медула тъкан и увеличава чувствителността към катехоламини

Глюкагонът е хормонът на панкреаса. Действието му е противоположно на това на инсулина. При захарен диабет взаимодействието на инсулин и глюкагон се проявява във факта, че недостатъчното производство на инсулин е придружено от повишено производство на глюкагон. Това е повишеното ниво на хормона глюкагон в кръвта, което е причина за повишаването на нивото на глюкозата (хипергликемия). Механизмът на действие на глюкагон се вижда ясно при лечението на инсулин-зависим захарен диабет (т.е. инсулинов дефицит). В случай на недостатъчно производство на инсулин от панкреаса развива хипергликемия (високо ниво на кръвната захар в кръвта) и метаболитна ацидоза (увеличаване на киселинността на организма), които могат да бъдат предотвратени чрез намаляване на нивото на глюкагон в кръвта. За да направите това, задайте соматостатин (хормон на панкреаса), който потиска производството и освобождаването в кръвта на глюкагон. След това, дори при пълна липса на инсулин, нивото на кръвната захар не е много по-високо от нормалното.

Значително увеличение на съдържанието на хормона глюкагон в кръвта е знак на глюкагон (тумор на надбъбречната жлеза). С глюкагон излишъкът от глюкагон допринася за повишаване нивата на кръвната захар и развитието на захарен диабет.

Първичната структура на молекулата на глюкагон следното: NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp- Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-СООН

Инсулинът е най-младият хормон

структура

Инсулинът е протеин, състоящ се от две пептидни вериги А (21 аминокиселини) и В (30 аминокиселини), взаимосвързани чрез дисулфидни мостове. Общо в зрял човешки инсулин има 51 аминокиселини и молекулното му тегло е 5.7 kDa.

синтез

Инсулинът се синтезира в бета-клетките на панкреаса под формата на препроинсулин, в N-терминалния край на който е сигнална последователност от 23 аминокиселини, служи като проводник на цялата молекула в лумена на ендоплазмения ретикулум. Тук крайната последователност се разцепва незабавно и проинсулинът се транспортира до апарата Golgi. На този етап в молекулата присъства проинсулин А верига, В-верига и С-пептид (Eng. на свързване - свързващо вещество). В апарата "Голджи" проинсулинът е опакован в секреторни гранули, заедно с ензимите, необходими за "узряването" на хормона. Тъй като гранулите се придвижват към плазмената мембрана, се образуват дисулфидни мостове, С-пептидът (31 аминокиселини) се отрязва и се образува крайната молекула инсулин. При завършени гранули инсулинът е в кристално състояние под формата на хексамер, образуван с участието на два Zn2 + йона.

Диаграма на синтеза на инсулин

Регулиране на синтеза и секрецията

Инсулиновата секреция се появява постоянно и около 50% от инсулина, освободен от β-клетките, не е свързан с прием на храна или други влияния. През деня панкреасът секретира около 1/5 от съхранявания инсулин.

Основният стимулатор секрецията на инсулин е повишаване на концентрацията на глюкоза в кръвта над 5,5 mmol / l, максималната секреция достига 17-28 mmol / l. Характеристика на това стимулиране е двуфазовото усилване на инсулиновата секреция:

  • първата фаза продължава 5-10 минути и концентрацията на хормона може да се увеличи 10 пъти, след което количеството му намалява,
  • втората фаза започва около 15 минути от началото на хипергликемия и продължава през целия период, което води до повишаване на нивото на хормона 15-25 пъти.

Колкото по-дълго остава в кръвта висока концентрация на глюкоза, толкова повече В-клетки се свързват със секрецията на инсулин.

Индуцирането на синтеза на инсулин възниква от момента на проникване на глюкоза в клетката преди транслацията на инсулинова иРНК. Регулира се чрез повишена транскрипция на инсулиновия ген, повишена стабилност на инсулиновата иРНК и повишено предаване на инсулинова иРНК.

Активиране на секрецията на инсулин

1. След проникването на глюкозата в β-клетките (чрез Glut-1 и Glut-2), той се фосфорилира от хексокиназа IV (глюкокиназа, има нисък афинитет към глюкозата);

2. Освен това, глюкозата е аеробно окислена, докато скоростта на глюкозно окисление е линейно зависима от нейното количество,

3. В резултат на това се произвежда АТР, чието количество директно зависи от концентрацията на глюкоза в кръвта,

4. Натрупването на АТФ стимулира затварянето на йонните K + -канали, което води до деполяризация на мембраната,

5. Деполяризацията на мембраната води до откриването на потенциално зависими Ca2 + канали и притока на Ca2 + йони в клетката,

6. Входящите Ca 2+ йони активират фосфолипаза С и задействат калциево-фосфолипидния механизъм на сигнализиране с образуването на DAG и инозитол трифосфат (IF3)

7. Появата на IF3 в цитозола отваря Ca2 + канали в ендоплазмения ретикулум, което ускорява натрупването на Ca2 + йони в цитозола,

8. рязко повишаване на концентрацията на Ca2 + йони в клетката води до трансфера на секреторни гранули към плазмената мембрана, тяхното сливане с нея и екзоцитозата на зрелите инсулинови кристали навън,

9. Освен това, кристалите се разпадат, Zn2 + йоните се разделят и молекулите на активния инсулин излизат в кръвния поток.

Схема на вътреклетъчно регулиране на синтеза на инсулин с участието на глюкоза

Описаният механизъм на задвижване може да бъде коригиран в една или друга посока под влияние на редица други фактори като аминокиселини, мастни киселини, GIT хормони и други хормони, регулиране на нервите.

От аминокиселини, хормоналната секреция е най-силно засегната лизин и аргинин. Но самите те почти не стимулират секрецията, ефектът им зависи от наличието на хипергликемия, т.е. аминокиселините само потенцират действието на глюкозата.

Свободни мастни киселини също са фактори, които стимулират отделянето на инсулин, но също и само в присъствието на глюкоза. Когато хипогликемията има противоположния ефект, потискайки експресията на инсулиновия ген.

Логично е положителната чувствителност на секрецията на инсулин към действието на хормоните на стомашно-чревния тракт - инкретините (ентероглюкагон и глюкозо-зависим инсулинотропен полипептид), холецистокинин, секретиновите, гастрин, стомашен инхибиторен полипептид.

Клинично значима и до известна степен опасна е повишената секреция на инсулин при продължителна експозиция растежен хормон, ACTH и глюкокортикоиди, естроген, прогестини. Това увеличава риска от изчерпване на β-клетките, намаляването на синтеза на инсулин и появата на инсулин-зависим захарен диабет. Това може да се наблюдава при употребата на тези хормони в терапията или в патологиите, свързани с тяхната хиперфункция.

Нервната регулация на клетките на панкреаса В включва адренергичните и холинергичната регулиране. Всеки стрес (емоционален и / или физически стрес, хипоксия, хипотермия, травма, изгаряния) увеличава активността на симпатиковата нервна система и потиска секрецията на инсулин поради активирането на а2-адренергичните рецептори. От друга страна стимулацията на β2-адренорецепторите води до повишена секреция.

Също така, освобождаването на инсулин се контролира n.vagus, на свой ред, под контрола на хипоталамуса, чувствителен към концентрацията на кръвна глюкоза.

мишена

Към органите-цели на инсулина могат да се припишат всички тъкани, които имат рецептори към него. Инсулиновите рецептори се намират на почти всички клетки, с изключение на нервните клетки, но на различни числа. Нервните клетки нямат рецептори за инсулин. това просто не прониква в кръвно-мозъчната бариера.

Инсулиновият рецептор е гликопротеин, конструиран от два димера, всеки състоящ се от а- и р-субединици, (а (3)2. Двете субединици се кодират от един ген от 19 хромозома и се формират в резултат на частична протеолиза на един единствен прекурсор. Полуживотът на рецептора е 7-12 часа.

Когато инсулинът се свързва с рецептора, конформацията на рецептора се променя и те се свързват един с друг, образувайки микроагрегати.

Свързването на инсулин с рецептора инициира ензимна каскада от реакции на фосфорилиране. На първо място, автофосфорилиран тирозинови остатъци върху вътреклетъчния домен на самия рецептор. Това активира рецептора и води до фосфорилиране на серинови остатъци върху определен протеин, наречен инсулинов рецепторен субстрат (SIR, или по-често IRS от англичаните. инсулин рецептор субстрат). Има четири типа IRS: IRS-1, IRS-2, IRS-3, IRS-4. Също така, субстратите на инсулиновия рецептор включват протеини Grb-1 и Shc, които се различават от аминокиселинната последователност на IRS.

Два механизма за осъществяване на ефектите от инсулин

Други събития са разделени на две области:

1. Процеси, свързани с активирането фосфоинозитол 3-киназа - главно контролират метаболитните реакции на белтъчния, въглехидратния и липидния метаболизъм (бърз и много бързо ефекти на инсулина). Това включва процеси, които регулират активността на глюкозните транспортери и абсорбцията на глюкоза.

2. Реакции, свързани с ензимната активност MAP киназа - като цяло, активността на хроматина (бавен и много бавно ефекти на инсулина).

Независимо от това, такова подразделение е условно, тъй като в клетката има ензими, които са чувствителни към активирането на двете каскадни пътища.

Реакции, свързани с активността на фосфатидилинозитол-3-киназа

След активиране, IRS-протеин и редица спомагателни протеини допринесе за осигуряване на мембрана хетеродимерен ензим фосфоинозитол-3-киназа, съдържащ регулиране р85 (името идва от MW 85 Ша протеин) и каталитично р110 подединица. Тази киназа фосфорилира мембрана fosfatidilinozitolfosfaty 3-позиция на фосфатидилинозитол 3,4-бифосфат (PIP2) и фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфат (PIP3). Смята се, че PIP3 може да действа като мембранна котва за други елементи при действието на инсулин.

Ефектът на фосфатидилинозитол-3-киназата върху фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат

След образуването на тези фосфолипиди, активирането на протеин киназа PDK1 (3-фосфоинозитид зависима протеин киназа-1), които, заедно с ДНК протеин киназа (ДНК-РК, Eng. ДНК-зависима протеин киназа, ДНК-РК) два пъти фосфорилира протеин киназа В (често наричана също АКТ1, инж. RAC-алфа серин / треонин-протеин киназа), който е прикрепен към мембраната благодарение на PIP3.

Фосфорилирането активира протеин киназа В (Akt1), оставя мембраната и се премества в цитоплазмата и ядрото, където фосфорилира редица целеви протеини (повече от 100 броя), които осигуряват допълнително клетъчен отговор:

Фосфоинозитол-3-киназен механизъм на инсулиновото действие
  • по-специално, е действието на протеин киназа В (Akt1) води до движение на глюкозни транспортери глутен-4 върху клетъчната мембрана и поглъщането на глюкоза от адипоцити и миоцити.
  • също така, например, активен протеин киназа В (Akt1) фосфорилира и активира фосфодиестераза (PDE), хидролизата на сАМР до ​​AMP, което води до концентрация на сАМР в целевите клетки е намалена. Тъй като участието на сАМР активирана протеин киназа А, който стимулира TAG-липаза и гликоген фосфорилаза, в резултат на действието на инсулина в адипоцити се потиска липолизата в черния дроб и - спиране гликогенолизата.
Реакции на активиране на фосфодиестераза
  • друг пример е действието на протеин киназа В (AKT) върху киназа гликоген синтаза. Фосфорилирането на тази киназа го инактивира. В резултат на това не е в състояние да действа върху гликоген синтаза, фосфорилира и инактивира. По този начин ефектът от инсулина води до задържане на гликоген синтаза в активната форма и до синтеза на гликоген.

Реакции, свързани с активирането на пътя на MAP киназата

В самото начало на разгръщането на този път се появи друг субстрат на инсулиновия рецептор - протеин Shc (Eng. Src (съдържащ хомоложност 2 домен) трансформиращ протеин 1), който се свързва с активиран (автофосфорилиран) инсулинов рецептор. След това, Shc-протеин взаимодейства с Grb-протеин (Eng. рецептор, свързан с рецептор на растежен фактор) и го принуждава да се присъедини към рецептора.

Също така в мембраната постоянно присъства протеин Ras, който е в тихо състояние, свързано с GDF. Близо до Ras-протеина са "спомагателни" протеини - GEF (английски). GTF обменен фактор) и SOS (инж. син на седемдесет) и протеин GAP (Eng. GTPase активиращ фактор).

Образуването на комплекс Shc-GRB протеини активира група GEF-SOS-GAP и води до заместването на БВП за GTP към Ras протеин състав, което води до неговото активиране (комплекс Ras-GTP) и трансфер на протеин киназа Raf-1 сигнала.

Когато се активира Raf-1 протеин киназа настъпва връзката с плазмената мембрана, фосфорилирането от кинази, допълнителни остатъци на тирозин, серин и треонин, както и едновременно взаимодействие с инсулиновия рецептор.

Освен това активираните Raf-1 фосфорилати (активират) МАРК-K - MAPK протеин киназа (Eng. митоген-активирана протеин киназа, също наричан MEK, английски. MAPK / ERK киназа), което от своя страна фосфорилира MAPK ензима (MAP киназа, или по друг начин ERK, Инж. извънклетъчна сигнално-регулирана киназа).

1. След активирането на MAP киназата директно или чрез допълнителни кинази фосфорилират протеини цитоплазма, промяна на дейността им, например:

  • активирането на фосфолипаза А2 води до разцепване от фосфолипиди на арахидоновата киселина, което допълнително се превръща в ейкозаноиди,
  • активирането на рибозомалната киназа води до процес на протеинов превод,
  • активирането на протеиновите фосфатази води до дефосфорилиране на много ензими.

2. Мащабът на последствията е предаването на инсулинов сигнал в сърцевината. MAP киназа самостоятелно фосфорилира и това активира редица транскрипционни фактори, осигуряващи четенето на определени гени, важни за разделянето, диференциацията и други клетъчни отговори.

MAP-зависим начин на реализация на инсулиновите ефекти

Един от протеините, свързани с този механизъм, е CREB транскрипционният фактор (Eng. сАМР отговор елемент-свързващ протеин). В неактивното състояние факторът се дефосфорилира и не влияе на транскрипцията. Под действието на активиращите сигнали, факторът се свързва с определени CRE-ДНК секвенции (Eng. елементи на реакцията cAMP), укрепване или отслабване на четенето на информация от ДНК и неговото прилагане. В допълнение към пътя на МАР-киназата, факторът е чувствителен към сигналните пътища, свързани с протеин киназа А и калциев калмодулин.

Скоростта на ефектите от инсулиновото действие

Биологичните ефекти на инсулина се разделят на скоростта на развитие:

Много бързи ефекти (секунди)

Тези ефекти са свързани с промени в трансмембранния транспорт:

1. Активиране на Na + / K + -ATPase, което води до продукцията на йони и влизане Na + йони в клетката К +, което води до хиперполяризация на мембраните на инсулин-чувствителни клетки (с изключение на хепатоцити).

2. Активиране на Na + / H + топлообменника върху цитоплазмената мембрана на много клетки и освобождаването на Н + йони от клетката в замяна на Na + йони. Такъв ефект има значение в патогенезата на артериалната хипертония при захарен диабет тип 2.

3. Депресията на мембранната Ca2 + -ATPase води до забавяне на Ca2 + йоните в цитозола на клетката.

4. Освобождаването на GluT-4 глюкозни транспортери върху мембраната на миоцитите и адипоцитите и 20-50-кратно увеличение на обема на глюкозния транспорт в клетката.

Бързи ефекти (минути)

Бързите ефекти се състоят от промени в скоростта на фосфорилиране и дефосфорилиране на метаболитните ензими и регулаторните протеини. В резултат на това активността се увеличава

  • гликоген синтаза (съхранение на гликоген),
  • глюкокиназа, фосфофруктокиназа и пируват киназа (гликолиза),
  • пируват дехидрогеназа (получаване на ацетил-ScaA),
  • HMG-ScoA редуктаза (синтез на холестерол),
  • ацетил-Sca-карбоксилаза (синтеза на мастни киселини),
  • Глюкоза-6-фосфат дехидрогеназа (път на пентозен фосфат),
  • фосфодиестераза (спиране на ефектите мобилизиране на хормони адреналин, глюкагон и др.).

Бавни ефекти (минути-часа)

Бавните ефекти се състоят в промяна на скоростта на транскрипция на протеиновите гени, отговорни за метаболизма, за растежа и разделянето на клетките, например:

1. Индукция на ензимен синтез

  • глюкокиназа и пируват киназа (гликолиза),
  • АТР-цитрат-лиаза, ацетил-SCoA-карбоксилаза, синтеза на мастни киселини, цитозоличен малат дехидрогеназа (синтеза на мастни киселини)
  • Глюкоза-6-фосфат дехидрогеназа (път на пентозен фосфат),

2. Потискане на mRNA синтезата, например, за РЕР-карбоксикиназа (глюконеогенеза).

3. Повишава сериновото фосфорилиране на рибозомния протеин S6, който поддържа транслационните процеси.

Много бавни ефекти (часове / ден)

Много бавните ефекти реализират митогенезата и клетъчното мултиплициране. Например, тези ефекти включват

1. Увеличаване на чернодробната синтеза на соматомедин, в зависимост от хормона на растежа.

2. Увеличаване на растежа и разпространението на клетките в синхрон със соматомедин.

3. Преход на клетката от G1 фазата към S-фазата на клетъчния цикъл.

патология

хипофункция

Инсулин-зависим и неинсулино-зависим захарен диабет. За диагностицирането на тези патологии клиниката активно използва стрес тестове и определя концентрацията на инсулин и С-пептид.

Анатомия на човешкия инсулин - Информация:

Инсулин -

инсулин (от латинската острова - остров) - хормон с пептидна природа, се образува в бета клетки на островчетата на Лангерханс панкреас. Има многофункционално влияние върху обмена в почти всички тъкани. Основният ефект на инсулина е да се намали концентрацията на глюкоза в кръвта.

Инсулинът увеличава пропускливостта на плазмените мембрани за глюкоза, активира ключовите гликолизни ензими, стимулира образуването на гликоген в черния дроб и мускулите и подобрява синтеза на мазнини и протеини. В допълнение, инсулинът потиска активността на ензимите, които разграждат гликоген и мазнини. Това означава, че освен анаболното действие, инсулинът има и анти-катаболитен ефект. Нарушаването на секрецията на инсулин поради унищожаването на бета клетки - абсолютен инсулинов дефицит - е ключово звено в патогенезата на захарен диабет тип 1. Нарушаването на действието на инсулин върху тъканите - относителна инсулинова недостатъчност - има важно място в развитието на диабет от 2-ри вид.

Структура на инсулина

Молекулата на инсулина се формира от две полипептидни вериги, съдържащи 51 аминокиселинни остатъка: А веригата се състои от 21 аминокиселинни остатъка, В-веригата се образува от 30 аминокиселинни остатъка. Полипептидните вериги са свързани чрез два дисулфидни моста през цистеинови остатъци, третата дисулфидна връзка е разположена в А веригата. Основната структура на инсулина в различни биологични видове се различава до известна степен, както и важността му при регулирането на въглехидратния метаболизъм. Най-подобен на човешкия инсулин е свински, който се различава от това от само един аминокиселинен остатък 30 позиция свински инсулин В-верига е аланин, както и в човешки инсулин - треонин; Говеждият инсулин има три аминокиселинни остатъка.

Откриване и изследване на инсулин

През 1869 г. в Берлин, 22-годишният студент по медицина Пол Лангерханс ученето с помощта на нов микроскоп, структурата на панкреаса, наречен внимание на неизвестен досега клетка, сформиране на групи, които са равномерно разпределени в цялата жлеза. Целта на тези "малки купчини от клетки", по-късно известни като "Лангерхансовите острови", че не е ясно, но по-късно Eduad Lagus показа, че те образуват една тайна, която играе важна роля в регулирането на храносмилането.

През 1889 германски физиолог Oskar Минковски (Оскар Минковски), за да покаже, че стойността на панкреаса в храносмилането измисли експеримент, която е направила отстраняване на простатата в здраво куче. Няколко дни след началото на експеримента, асистентът на Минковски, който гледах на лабораторните животни, обърна внимание на големия брой мухи, че лети в урината на експериментални кучета. След като изследва урината, той установи, че кучето с урина отделя захар. Това беше първото наблюдение, което позволи да се свърже работата на панкреаса и захарния диабет.

През 1901, следващата важна стъпка, Eugene Опи (Eugene Опи) е направено ясно показа, че "Захарен диабет... е причинено от разрушаването на панкреатични острови, и се наблюдава само когато телето е частично или напълно унищожени." Връзката между диабет и рак на панкреаса е известно и преди това, но преди това не беше ясно, че диабетът е свързан с островите. През следващите две десетилетия бяха направени няколко опита за идентифициране на тайландската тайна като потенциално лекарство.

През 1906 г. Георг Лудвиг Zuelzer постига известен успех в намаляването на нивото на глюкоза в кръвта на опитни кучета с панкреаса екстракт, но не можеше да продължи работата си. E.L. Скот между 1911 и 1912 университета в Чикаго използва воден екстракт от панкреаса и отбеляза, че "лек спад в глюкозурия", но той не можеше да убеди шефа си за значението на изследванията си, и тези експерименти скоро са прекратени. Същият ефект се демонстрира и Израел Kleiner в университета Рокфелер през 1919 г., но работата му беше прекъснато от Първата световна война, и той не успя да го завърши. След подобни работа и опит във Франция през 1921 г. и публикуван професор по физиология в румънското училище по медицина Никола Paulesko и мнозина, включително и в Румъния, се счита от своя откривател на инсулина. Обаче практическата изолация на инсулина принадлежи на група учени от Университета в Торонто.

През октомври 1920 г. Фредерик Бантинг прочетете в произведенията на Минковски, че ако кучета пречат на отделянето на храносмилателни сокове от панкреаса, клетки жлеза скоро да умрат, и островите остават живи и диабет не се развива в животни. Този интересен факт го накара да мисли за възможността от освобождаване на неизвестен фактор от жлезата, което допринася за намаляване на кръвната захар. От неговите бележки: "Perekazyat куче на панкреаса. Оставете кучето, докато ацените бъдат унищожени и остават само островите. Опитайте се да се изолира вътрешна секреция и акт на глюкозурия... "Торонто Бантинг, аз се срещна с Джордж. Маклауд (J. Маклауд), и му даде своите виждания с надеждата да получат неговата подкрепа и да се получи необходимото оборудване за работа. Идеята за Bunting за пръв път изглеждаше на професора абсурдна и дори смешна. Но младият учен все още успя да убеди Макълдад да подкрепи проекта.

И през лятото на 1921 г. той е предоставил овесарка и университетски лаборант, 22-годишният Чарлз Бест и му даде 10 кучета. Техният метод се състои във факта, че около отделителната канал на панкреаса се затяга лигатура, предотвратяване освобождаването на рак на панкреаса сок, а няколко седмици по-късно, когато екзокринните клетки са били убити са били все още жив хиляда острова, от които те са били в състояние да се идентифицират с протеин, който значително намалява нивото на захар в кръвта на кучета с далечен панкреас. Първо се наричаше "ayletin". След завръщането си от Европа, MacLeod оценена стойност на всичко направено от подчинените си да работят, но за да бъде напълно сигурни в ефективността на метода, професорът попита отново ремонтирам самия експеримент работа. И след няколко седмици беше ясно, че и вторият опит беше успешен. Въпреки това, изолиране и пречистване "ayletina" от панкреатичните жлези на кучета е изключително трудоемко и отнема много време работа. Бантинг реши да се опита и да се използва като източник на плода панкреаса едрия рогат добитък, които все още не е произвела храносмилателни ензими, но се синтезира достатъчно инсулин. Това значително улесни работата.

След решаването на проблема с източника на инсулин, следващата важна задача беше пречистването на протеина. За да го реши през декември 1921 г., Маклауд привлякъл блестящ биохимик Джеймс Колип, който в крайна сметка успял да развие ефективен метод за почистване на инсулин. И на 11 януари 1922 г., след много успешни тестове с кучета, страдащи от диабет, 14-годишният Леонард Томпсън направи първото инжектиране на инсулин в историята. Въпреки това, първият опит с използването на инсулин бе неуспешен. Екстрактът е недостатъчно пречистен и това води до развитие на алергия, така че инсулиновите инжекции са прекратени. През следващите 12 дни Колип работи усилено в лабораторията, за да подобри екстракта. На 23 януари Леонард получава втора доза инсулин. Този път успехът беше пълен, не само че нямаше очевидни странични ефекти, но пациентът също спря да прогресира диабет. След това, обаче, Banting and Best не работи добре с Collip и скоро се раздели с него. Необходими са големи количества чист инсулин. И преди да бъде намерен ефективен метод за бързо индустриално производство на инсулин, беше извършена много работа. Важна роля в това играе познаването на Bunting с Eli Lilly, бъдещия основател на най-голямата фармакологична компания. За това революционно откритие, през 1923 г. MacLeod and Bunting получават Нобеловата награда за физиология и медицина. Овесарка е първият силно възмутен, че неговият помощник-добър не е била представена за възлагане заедно с него, и най-напред дори демонстративно отказва парите, но след това все пак се съгласи да приеме наградата, а от своя страна официално сподели с най-добрите. Също така, MacLeod направи, като сподели своята награда с Collip. Патент за инсулин беше продаден на университета в Торонто за един долар и скоро производството на инсулин започна в промишлен мащаб.

Заслугата за определяне на точната последователност на аминокиселините, образуващи молекулата на инсулина (така наречената първична структура) принадлежи на британския молекулярен биолог Фредерик Сенгер. Инсулинът стана първият протеин, за който първоначалната структура беше напълно определена. За работата, извършена през 1958 г., той получава наградата Нобелова награда по химия. И след почти 40 години, Дороти Кроуфот Ходжкин, използвайки метода на рентгеновата дифракция, определя пространствената структура на молекулата на инсулина. Нейните творби получават и Нобелова награда.

Обучение и секреция на инсулин Основният стимул за синтеза и изолирането на инсулина е повишаването на концентрацията на глюкоза в кръвта.

Синтез на инсулин в клетка Синтезът и изолирането на инсулин е сложен процес, включващ няколко етапа. Първоначално се образува неактивен предшественик на хормона, който след редица химични трансформации по време на съзряването се превръща в активна форма. Генът, кодиращ първичната структура на инсулиновия прекурсор, се локализира в късата рамо на хромозомата 11. На рибозомите на необработения ендоплазмен ретикулум се синтезира пептиден прекурсор. препроинсулин. Това е полипептидна верига, изградена от 110 аминокиселинни остатъци и включва последователно разположени: L-пептид, В-пептид, С-пептид и А-пептид. Почти веднага след синтез в EPR на тази молекула се разцепва от сигнална (L) пептид - последователност от 24 аминокиселини, които са необходими за възпроизвеждане на синтезираната молекула през хидрофобна липидна мембрана EPR. Проинсулин се образува, който се транспортира до комплекса Golgi, след което в резервоарите се получава така нареченото зреене на инсулин. Насищането е най-дългият стадий на образуване на инсулин. В процеса на съзряване на проинсулин молекули, използвайки специфични ендопептидази нарязани С-пептид - фрагмент от 31 аминокиселини, свързване на В-веригата и А-верига. Това означава, че проинсулиновата молекула е разделена на инсулин и биологично инертен пептиден остатък. В секреторните гранули, инсулинът, свързващ се с цинкови йони, образува кристални хексамерични агрегати.

Секреция на инсулин Бета-клетките на островите на Langerhans са чувствителни към промените в нивото на глюкозата в кръвта; освобождаването на инсулин в отговор на повишаване на концентрацията на глюкоза се осъществява чрез следния механизъм:

  • Глюкозата се транспортира свободно до бета клетки със специален протеин на носител GluT2
  • В клетката глюкозата преминава гликолиза и след това се окислява в респираторния цикъл с образуването на АТР; интензитетът на синтеза на АТР зависи от нивото на глюкозата в кръвта.
  • АТР регулира затварянето на йонните калиеви канали, което води до деполяризация на мембраната.
  • Деполяризацията причинява отварянето на зависими от потенциалните калциеви канали, което води до поток от калций в клетката.
  • Повишени нива на калций в клетката активира фосфолипаза С, която разцепва един от фосфолипидите мембранните - фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат - в инозитол-1,4,5-трифосфат и diatsilglitserat.
  • Инозитол трифосфатът се свързва с протеините на рецептора на EPR. Това води до освобождаване на свързан вътреклетъчен калций и рязко повишаване на концентрацията му.
  • Значително повишаване на концентрацията на калциеви йони в клетката води до освобождаването на предварително синтезиран инсулин, съхраняван в секреторни гранули. В зрелите секреторни гранули, в допълнение към инсулина и С-пептида, има цинкови йони и малки количества проинсулин и междинни форми. Изолирането на инсулин от клетката се осъществява чрез екзоцитоза - зрелите секреторни гранули подхождат и се сливат с плазмената мембрана и съдържанието на гранулата се изтласква от клетката. Промяната във физичните свойства на средата води до отделяне на цинка и разпадане на кристалния неактивен инсулин в отделни молекули, които имат биологична активност.

Регулиране на образованието и секрецията на инсулин

Основният стимулант за освобождаване на инсулин е повишаването на нивото на глюкозата в кръвта. В допълнение, образуването на инсулин и неговото освобождаване се стимулира по време на хранене, не само глюкоза или въглехидрати. Инсулин секреция амплифициране аминокиселини, особено левцин и аргинин, някои хормони gastroenteropankreaticheskoy система: холецистокинин, GIP, GLP-1, както и хормони, такива като глюкагон, АСТН, растежен хормон, естрогени и други, сулфонилуреи.. Също така увеличава секрецията на инсулин се повиши нивото на калий или калций, свободни мастни киселини в кръвната плазма. Намаляване на секрецията на инсулин под влияние на соматостатина. Бета клетките също са засегнати от автономната нервна система.

  • Парсимпастичната част (холинергичните окончания на вулгарния нерв) стимулира секрецията на инсулин
  • Симпатиковата част (активиране на α2-адренорецепторите) потиска секрецията на инсулин. А синтезата на инсулин отново се стимулира от глюкозни и холинергични нервни сигнали.

Действието на инсулина

По един или друг начин инсулинът засяга всички видове метаболизъм в тялото. На първо място, действието на инсулина засяга точно метаболизма на въглехидратите. Основният ефект на инсулина върху метаболизма на въглехидратите е свързан с повишен глюкозен транспорт чрез клетъчните мембрани. Активирането на инсулиновия рецептор води вътреклетъчния механизъм, който директно се отразява на потока на глюкоза в клетката чрез регулиране на броя и функционирането на мембранни протеини, носещи глюкоза в клетката. Най-лошите ефекти на инсулин зависим глюкозен транспорт в двата вида тъкани: мускул (миоцити) и мастната тъкан (адипоцити) - това е така наречената инсулин-зависими тъкани. Чрез събирането на почти 2/3 от цялата клетъчна маса на човешкото тяло те изпълняват важни функции в тялото като движение, дишане, циркулация и т.н., съхраняват енергията, освободена от храната.

Механизъм на действие на инсулин

Подобно на другите хормони, инсулинът упражнява своето действие чрез рецепторния протеин. Инсулиновият рецептор е сложен интегрален протеин на клетъчната мембрана, изграден от две субединици (а и b), всяка от които е образувана от две полипептидни вериги. Инсулинът с висока специфичност се свързва и се разпознава от а-субединицата на рецептора, която при добавянето на хормона променя своята конформация. Това води до тирозин киназна активност на субединица б, който задейства разклонени верижни реакции чрез активиране на ензими, които започва с samofosforilirovaniya рецептор.

Целият комплекс биохимични ефекти на инсулин рецептор взаимодействие преди края не е съвсем ясен, но е известно, че при междинен етап на образуването на вторични посредници: диацилглицероли и инозитол трифосфат, един от ефектите, които е активирането на ензима - протеин киназа С, с фосфорилизиращ (и активиращ) ефект, който върху ензимите и свързаните с тях промени в интрацелуларния метаболизъм. Амплификация на глюкоза влизане в клетката, свързани с активиране на действие на инсулина медиатори за включване в цитоплазмени клетъчна мембранни капсули, съдържащи глюкоза транспортер протеин GLUT 4. инсулин-рецепторен комплекс формация след потопен в цитозола и след това се разгражда в лизозомите. Освен това претърпява разграждане само остатък инсулин рецептор освобождава и се транспортира обратно към мембраната и отново вградени в него.

Физиологични ефекти на инсулина Инсулинът упражнява сложно и многостранно действие върху метаболизма и енергията. Много от ефектите на инсулина се реализират чрез способността му да въздейства върху активността на редица ензими. Инсулинът е единственият хормон, който намалява кръвната глюкоза и се реализира чрез:

  • повишена абсорбция на глюкоза и други вещества от клетките;
  • активиране на ключови гликолизни ензими;
  • увеличаване на интензивността на гликогенния синтез - инсулинът повишава съхранението на глюкозата от клетките на черния дроб и мускулите чрез полимеризиране в гликоген;
  • намаляване на интензитета на глюконеогенезата - образуването на глюкоза от различните вещества в черния дроб намалява

Анаболни ефекти на инсулина

  • усилва абсорбцията на клетките от аминокиселини (особено левцин и валин);
  • укрепва транспортирането в клетка от калиеви йони, както и магнезий и фосфат;
  • усилва репликацията на ДНК и биосинтезата на протеините;
  • подобрява синтеза на мастни киселини и тяхното последващо естерифициране - в мастната тъкан и в черния дроб, инсулинът насърчава превръщането на глюкозата в триглицериди; с инсулинов дефицит, настъпва обратното - мобилизирането на мазнини.

Антикатотоболни ефекти на инсулина

  • потиска хидролизата на протеините - намалява деградацията на протеините;
  • намалява липолизата - намалява притока на мастни киселини в кръвта.

Регулиране нивото на кръвната глюкоза

Поддържането на оптималната концентрация на глюкоза в кръвта е резултат от много фактори, комбинация от добре координирана работа на почти всички телесни системи. Основната роля в поддържането на динамичното равновесие между процесите на образуване и използване на глюкоза обаче принадлежи към хормоналното регулиране. Средно, нивото на глюкоза в кръвта на здравия човек варира от 2,7 до 8,3 mmol / l, но веднага след хранене концентрацията се увеличава драстично за кратко време. Две групи хормони имат противоположен ефект върху концентрацията на глюкоза в кръвта:

  • единственият хипогликемичен хормон е инсулинът
  • и хипергликемични хормони (като глюкагон, хормон на растежа и епинефрин), които повишават кръвната захар

Когато нивото на глюкозата спадне под нормалната физиологична стойност, освобождаването на инсулин от В клетките се забавя (но обикновено не спира). Ако нивото на глюкозата падне до опасни нива, така наречената освободен contrainsular (хипергликемия), хормони (най-често известни - глюкагон α-панкреатични островни клетки), които предизвикват освобождаване на глюкоза от запасите от кръвни клетки.

Адреналин и други стрес хормони силно потискат освобождаването на инсулин в кръвта. Точността и ефективността на този сложен механизъм е незаменимо условие за нормалното функциониране на цялото тяло, здравето. Дългосрочната висока кръвна глюкоза (хипергликемия) е основният симптом и увреждащ фактор за захарен диабет. Хипогликемията - понижаване на кръвната захар - често има още по-сериозни последици. Така че, екстремният спад в нивото на глюкозата може да бъде изпълнен с развитието на хипогликемична кома и смърт.

хипергликемия

Хипергликемията е повишение на нивото на захарта в кръвта. В състояние на хипергликемия, приемането на глюкоза се увеличава както в черния дроб, така и в периферните тъкани. Щом нивото на глюкозата се повиши, панкреасът започва да произвежда инсулин.

хипогликемия

Хипогликемията е патологично състояние, характеризиращо се с намаляване на нивата на глюкозата в периферната кръв под нормалните (обикновено 3.3 mmol / L). Развива се поради предозиране на хипогликемични лекарства, прекомерна секреция на инсулин в организма. Хипогликемията може да доведе до развитие на хипогликемична кома и да доведе до смърт на човек.

Инсулинова терапия

Има 3 основни режима на инсулинова терапия. Всеки от тях има своите предимства и недостатъци. При здрави индивиди секрецията на инсулин протича непрекъснато и е около 1 единица инсулин на час, това е така наречената базална или фонова секреция. По време на храненията се наблюдава бързо (болус) повишаване на концентрацията на инсулин многократно. Стимулираната секреция на инсулин е приблизително 1-2 единици на всеки 10 g въглехидрати. В същото време се поддържа постоянен баланс между концентрацията на инсулин и необходимостта от него в съответствие с принципа на обратната връзка. Пациент с диабет тип 1 се нуждае от инсулинова заместителна терапия, която би могла да имитира секрецията на инсулин при физиологични условия. Необходимо е да се използват различни видове инсулинови препарати в различно време. За постигане на задоволителни резултати при еднократно приложение на инсулин при пациенти със захарен диабет тип 1 е невъзможно. Броят инжекции може да бъде от 2 до 5-6 пъти на ден. Колкото повече инжекции, толкова повече инсулинова терапия е по-физиологична. При пациенти със захарен диабет тип 2 със запазена бета-клетъчна функция еднократно или двукратно прилагане на инсулин е достатъчно, за да се поддържа състоянието на компенсация.

Още Статии За Диабет

Пациентите, които са диагностицирани с диабет тип 2 са склонни да се придържат към определена диета за цял живот. Същността му се състои в изключването от диетата на продукти, които не могат да се използват с тази болест.

Глюкозата е основният индикатор за метаболизма на въглехидратите, който се променя малко по време на бременността. Глюкозата е важна, защото е може би основният и универсален източник на енергия за организма, основното хранително вещество.

Захаринът (захарин) е първият изкуствен заместител на захарта, който е по-сладък от захарната захар приблизително 300-500 пъти.

Видове Диабет

Популярни Категории

Кръвната Захар