Insulīns (no latīņu valodas insula "sala") ir aizkuņģa dziedzera polipeptīdu hormons, kura funkcija ir apgādāt organisma šūnas ar enerģiju. Insulīna sintēzes vieta atrodas aizkuņģa dziedzera Langerhans saliņās, to beta šūnās. Insulīns ir iesaistīts visu audu šūnu metabolismā, lai gan mājsaimniecības līmenī tas ir saistīts tikai ar diabētu.
Vispārīga informācija
Šodien insulīna struktūra ir pietiekami izpētīta. Atklājas hormona saistība ar olb altumvielu metabolismu, kas cukura diabēta slimniekiem tiek ražoti nepietiekamā daudzumā, kas izraisa priekšlaicīgu šūnu nodilumu. Insulīna loma olb altumvielu sintēzē ir palielināt aminoskābju uzņemšanu no asinīm šūnās un pēc tam no tām izveidot olb altumvielas.
Turklāt tas ir insulīns, kas kavē olb altumvielu sadalīšanos šūnās. Insulīns ietekmē arī lipīdus tā, ka līdz ar tā trūkumu attīstās acidoze un ateroskleroze. Kāpēc saistītinsulīns ar šūnu enerģiju? Jo ar sātīgu m altīti ievērojami palielinās insulīna sintēze, šūnās tiek transportēts cukurs, un tās uzglabā enerģiju. Tajā pašā laikā glikozes līmenis asinīs samazinās - tā ir galvenā insulīna īpašība. Ar glikozes pārpalikumu insulīns to pārvērš glikogēnā, kas uzkrājas aknās un muskuļos. Tas ir nepieciešams, kad citi enerģijas avoti ir izsmelti. Pastāv tieša saikne starp insulīnu un glikogēna sintēzi. Un, kad ir daudz glikogēna, cukurs pārvēršas taukos (no 1 molekulas cukura iegūst 4 tauku molekulas) - tas nogulsnējas uz sāniem.
Atklājumu vēsture
1869. gadā Berlīnē ļoti jauns, 22 gadus vecs medicīnas students Pols Langerhans, pētot aizkuņģa dziedzeri mikroskopā, pamanīja visā dziedzerī izkaisītas šūnu grupas, kuras vēlāk sauca par Langerhansas saliņām.
Viņu loma sākumā nebija skaidra. Vēlāk E. Laguss paziņoja, ka šīs šūnas ir iesaistītas gremošanu. 1889. gadā vācu fiziologs Oskars Minkovskis nepiekrita un kā pierādījumu izņēma aizkuņģa dziedzeri eksperimentālam sunim.
Laborants Minkovskis novērojis, ka operēta suņa urīns pievelk daudz mušu. Viņas izpētes laikā tika atrasts cukurs. Šī bija pirmā pieredze, kas aizkuņģa dziedzeri saistīja ar diabētu.
1900. gadā krievu zinātnieks Leonīds Vasiļjevičs Soboļevs (1876-1919) no I. P. Pavlova laboratorijas eksperimentāli pierādīja, ka Langerhansas saliņas ir iesaistītas ogļhidrātu metabolismā.
Hormona struktūra
Cilvēka insulīns ir proteīns ar molekulmasu 5808, kas sastāv nono 51 aminoskābes, kas savienotas 2 peptīdu ķēdēs: A - satur 21, ķēde B - 30 aminoskābes.
To saiti atbalsta 2 disulfīda saites. Kad šie tilti tiek iznīcināti, hormons tiek inaktivēts. Tas, tāpat kā jebkurš parasts proteīns, ir strukturēts B šūnās.
Dažiem dzīvniekiem ir insulīns, kas pēc uzbūves ir līdzīgs cilvēkiem. Tas ļāva izveidot sintētisko insulīnu diabēta ārstēšanai. Visbiežāk izmantotais ir cūku insulīns, kas no cilvēka insulīna atšķiras tikai ar vienu aminoskābi.
Govs - atšķiras ar 3 aminoskābēm. Precīzu visu insulīna sastāvā esošo aminoskābju secības noteikšanu veica angļu mikrobiologs Frederiks Sangers. Par šo dekodēšanu 1958. gadā viņš saņēma Nobela prēmiju ķīmijā.
Nedaudz vairāk vēstures
Insulīna izolāciju praktiskai lietošanai 1923. gadā veica Toronto universitātes zinātnieki F. Bantings un Bests, kurš saņēma arī Nobela prēmiju. Ir zināms, ka Bantings pilnībā piekrita Soboļeva teorijai.
Mazliet anatomijas
Aizkuņģa dziedzeris ir unikāla savā struktūrā. Tas nozīmē, ka tas ir gan endokrīnais, gan eksokrīnais dziedzeris. Tās eksofunkcija ir līdzdalība gremošanu. Tas ražo vērtīgus gremošanas enzīmus – proteāzes, amilāzes un lipāzes, kuras pa vadiem izdalās tā dobumā. Eksokrīnā daļa aizņem 95% no visas dziedzera platības.
Un tikai 5% nokrīt uz Langerhansas saliņām. Tas norāda uz dziedzera spēku un tā milzīgo darbu organismā. Saliņas ir lokalizētas visā perimetrā. 5% ir miljoniem salu, lai gan to kopējā masa ir tikai 2 g.
Katrā saliņā ir šūnas A, B, D, PP. Viņi visi ražo savienojumus, kas iesaistīti BJU apmaiņā no ienākošās pārtikas. Insulīna sintēze notiek B šūnās.
Kā tas notiek
Šodien nav precīzi noteikts insulīna ražošanas process. Šī iemesla dēļ diabēts tiek klasificēts kā neārstējama patoloģija. Izveidojot insulīna veidošanās mehānismu, būs iespējams kontrolēt cukura diabētu, sākotnēji ietekmējot insulīna sintēzes procesu.
Daudzpakāpju procesa sarežģītība. Ar to notiek vairākas vielu pārvērtības, kā rezultātā aktivizējas neaktīvais insulīns. Vienkāršota shēma: prekursors - preproinsulīns - proinsulīns - aktīvais insulīns.
Sintēze
Insulīna sintēze šūnā vienkāršotā shēmā izskatās šādi:
- Beta šūnas veido insulīna vielu, kas tiek nosūtīta uz šūnas Golgi aparātu. Šeit tas tiek tālāk apstrādāts.
- Golgi komplekss ir tāda šūnas membrānas struktūra, kas uzkrājas, sintezējas un pēc tam caur membrānu noņem nepieciešamos savienojumus.
- Visu posmu transformācija noved pie spējīga hormona parādīšanās.
- Insulīns tagad ir iepakots īpašās sekrēcijas granulās. Uzglabā līdz pieprasījumam un nogatavojas. Granulas uzglabā arī C-peptīdu, cinka jonus, amilīnu un proinsulīna atlikumus. Insulīna sintēze un sekrēcija sākas ēšanas laikā:iekļūst gremošanas enzīmi, pilnībā sagatavotās granulas saplūst ar šūnas membrānu, un tās saturs tiek pilnībā izspiests no šūnas asinīs.
- Kad attīstās hiperglikēmija, insulīns jau ir ceļā – tas izdalās un sāk darboties. Tas iesūcas aizkuņģa dziedzera kapilāros, kuru ir daudz, tie caur un cauri iekļūst dziedzerī.
Insulīna sintēzi regulē beta šūnu glikozes sensora sistēma. Tas pilnībā regulē līdzsvaru starp cukura uzņemšanu un insulīna ražošanu.
Kopsavilkums: Hiperglikēmijas laikā organismā tiek aktivizēta insulīna sintēze. Bet insulīns palielinās tikai ēdienreizes laikā, bet tas tiek ražots visu diennakti.
Ne tikai glikoze regulē insulīna sintēzi un sekrēciju. Ēdienu laikā notiek arī papildu stimuli: pārtikā esošās olb altumvielas (aminoskābes leicīns un arginīns), estrogēni un holecistokinīns, K, Ca joni, taukskābes no taukiem. Insulīna sekrēcijas samazināšanās tiek novērota, palielinoties insulīna antagonista - glikagona - asinīs. To ražo tajās pašās aizkuņģa dziedzera saliņās, bet alfa šūnās. Glikagona loma glikogēna sadalīšanā un patēriņā. Pēc tam pēdējais tiek pārveidots par glikozi. Laika gaitā (ar vecumu) aizkuņģa dziedzera saliņu spēks un aktivitāte samazinās, kas kļūst pamanāms pēc 40 gadiem.
Insulīna sintēzes trūkums izraisa neatgriezeniskas izmaiņas daudzos orgānos un sistēmās. Insulīna līmenis pieauguša cilvēka asinīs ir 3-25 μU / ml, pēc 58-60 gadiem - 7-36 μU / ml. Arī insulīna līmenis grūtniecēm vienmēr ir paaugstināts.
Bez regulējumahiperglikēmija, insulīnam ir anaboliska un antikataboliska funkcija. Citiem vārdiem sakot, abi šie procesi ir vielmaiņas dalībnieki. Viens no tiem aktivizē, otrs kavē vielmaiņas procesu. To konsistence ļauj saglabāt ķermeņa homeostāzes noturību.
Insulīna funkcijas
Insulīns veido dažus fermentācijas mehānismus šūnās, atbalstot vielmaiņu. Atbrīvojoties, tas palielina glikozes uzņemšanu un izmantošanu audos, tās uzglabāšanu muskuļos, aknās un taukaudos.
Tās galvenais mērķis ir panākt normoglikēmiju. Lai to izdarītu, glikoze ir kaut kur jāsadala, tāpēc insulīns palielina šūnu spēju absorbēt glikozi, aktivizē enzīmus tās glikolīzei, palielina glikogēna sintēzes intensitāti, kas nonāk aknās un muskuļos, samazina glikoneoģenēzi aknās, kuras glikozes krājumi aknās samazinās.
Anaboliskās funkcijas
Anaboliskās funkcijas ietver:
- Palielinot šūnu spēju uztvert aminoskābes (leicīnu un valīnu).
- Minerālu piegādes palielināšana šūnām - K, Ca, Mg, P.
- Proteīnu sintēzes un DNS dublēšanās aktivizēšana.
- Līdzdalība esteru veidošanā (esterifikācija) no taukskābēm, kas nepieciešamas triglicerīdu parādīšanās nodrošināšanai. Antikataboliskā funkcija.
- Olb altumvielu sadalīšanās samazināšana, bloķējot to sadalīšanās procesu līdz aminoskābēm (hidrolīzi).
- Samazināt lipīdu sadalīšanos (lipolīzi, kas parasti izdala taukskābes asinīs).
Insulīna izvadīšana (izņemšana)
Šis process notiek aknās un nierēs. Vairāk nekā puse no tā izdalās caur aknām. Šeit ir īpašs enzīms - insulināze, kas inaktivē insulīnu, iznīcinot tā strukturālās saites ar aminoskābēm. 35% insulīna sadalās nierēs. Šis process notiek nieru kanāliņu epitēlija lizosomās.
Insulīna ražošana var palielināties vai samazināties. Tas notiek dažādās patoloģijās. Ja šādi pārkāpumi ir ilgstoši, veidojas neatgriezeniskas izmaiņas organisma dzīvībai svarīgās sistēmās.
Mijiedarbība starp glikozi un insulīnu
Glikoze ir visuresošs savienojums ķermeņa audos. Gandrīz visi ogļhidrāti, kas nāk ar pārtiku, tiek pārvērsti tajā. Vissvarīgākā glikozes īpašība ir kalpot par enerģijas avotu, jo īpaši muskuļi un smadzenes uzreiz pamana tās trūkumu.
Lai šūnās netrūktu glikozes, nepieciešams insulīns. Tas darbojas kā atslēga šūnām. Bez tā glikoze nevar iekļūt šūnās neatkarīgi no tā, cik daudz cukura jūs ēdat. Uz šūnu virsmas ir īpaši proteīnu receptori, kas saistīti ar insulīnu.
Hormonu īpaši mīl miocīti un adipocīti (tauku šūnas), un tos sauc par insulīnatkarīgiem. Tie veido gandrīz 70% no visām šūnām. Viņi nodrošina elpošanas, asinsrites, kustību procesus. Piemēram, muskuļi bez insulīna nedarbosies.
Glikozes insulīna neitralizācijas bioķīmija
Arī daudzpusīgs process, tas attīstās pa posmiem. Pirmie nekavējoties tiek aktivizēti olb altumvielas – transportētāji, kuru uzdevums ir uztvert glikozes molekulas un transportēt tās caur membrānu.
Šūna ir piesātināta ar cukuru. Daļa glikozes tiek nosūtīta uz hepatocītiem, kur tā tiek pārveidota par glikogēnu. Tās molekulas jau dodas uz citiem audiem. Kas izraisa insulīna trūkumu organismā.
Insulīna sintēzes trūkums izraisa 1. tipa cukura diabētu. Ja hormona ražošana ir pietiekama, bet šūnas nereaģē uz to insulīna rezistences parādīšanās dēļ, attīstās 2. tipa cukura diabēts.
Insulīna preparātu klasifikācija
Tās ir kombinētas un vienas sugas. Pēdējie satur ekstraktu no viena dzīvnieka aizkuņģa dziedzera.
Kombinēts - apvieno vairāku dzīvnieku sugu dziedzeru ekstraktus. Šodien gandrīz nekad nav lietots.
Pēc izcelsmes vai sugas insulīnu lieto cilvēki un cūkas, liellopi vai valis. Tie atšķiras ar dažām aminoskābēm. Visvairāk pēc cilvēka ir cūkgaļa, tā atšķiras tikai ar vienu aminoskābi.
Krievijā neizmanto insulīnu no liellopiem (tas atšķiras par 3 aminoskābēm).
Pēc attīrīšanas pakāpes insulīns var būt tradicionāls (satur citu aizkuņģa dziedzera hormonu piemaisījumus), monopīķis (MP) - papildus filtrēts uz gēla, piemaisījumi tajā ir ne vairāk kā 1•10−3, vienkomponents (MK) - augošā secībā. Pēdējais ir tīrākais - 99% attīrīšana (1•10−6 piemaisījumi).
Insulīns atšķiras arī ar darbības sākumu, maksimumu un ilgumu – tas var būt īpaši īss, īss, vidējs unpagarināts - garš un īpaši garš. Izvēle ir ārsta ziņā.
Kā papildināt insulīnu
Ķirurģiskās un fiziskās atveseļošanās metodes līdz šim nav izveidotas. Insulīnu var lietot tikai injekciju veidā. PSSP var arī atbalstīt novārgušu aizkuņģa dziedzeri – tie samazina hiperglikēmiju. Dažkārt insulīnterapiju var papildināt ar HAT – tās ir medikamentu metodes.
Bet ir pietiekami daudz improvizētu veidu, kā ietekmēt insulīna ražošanu: diēta ar samazinātu ogļhidrātu daudzumu, kas nozīmē uztura un ēšanas sadrumstalotību vienlaikus, uzņemšanas biežums ir 5-6 reizes diena. Ir lietderīgi lietot garšvielas, izvairīties no vienkāršiem ogļhidrātiem un pāriet uz sarežģītiem ar zemu GI, palielināt šķiedrvielu uzturu, zaļo tēju un vairāk jūras veltes, pareizu olb altumvielu un augu izcelsmes zāles. Ieteicamas aerobikas un citas mērenas fiziskās aktivitātes, un tā ir atkāpe no hipodinamijas, aptaukošanās, jo, kā zināms, fiziskie vingrinājumi palīdz izvairīties no daudzām problēmām.
