Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия)

Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия)

Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия)

Как показывает мировая статистика, от сахарного диабета страдает более 20% населения нашей планеты. Причем у большинства из этих людей был диагностирован инсулинозависимый диабет, вылечить который не представляется возможным. Но это не говорит о том, что больной не может вести привычный образ жизни.

Все, что для этого нужно, обеспечить свой организм инсулином. С этой целью применяются специальные инъекции, постановка которых осуществляется строго по схеме, выписанной врачом. Но каков механизм действия инсулина? И как он помогает диабетикам?

Роль инсулина в человеческом организме

Инсулин представляет собой особый гормон, который принимает участие в углеводном обмене. Именно он занимается расщеплением глюкозы и обеспечивает насыщение клеток организма необходимой энергией.

Продуцированием этого гормона занимается поджелудочная железа.

При нарушении целостности или функционирования клеток этого органа инсулин вырабатывается в маленьком количестве, в результате чего организм начинает испытывать в нем дефицит, что проявляется повышением уровня сахара в крови.

При этом нарушается работа почек и печени, в организме начинают скапливаться токсичные вещества, негативно влияющие на все внутренние органы и системы.

И в первую очередь от этого страдает сосудистая система.

Под воздействием сахара и токсичных веществ снижается тонус стенок сосудов, они становятся хрупкими и ломкими, на фоне чего риски развития инсульта и инфаркта миокарда увеличиваются в несколько раз.

Повышенное содержание сахара в крови оказывает влияние и на регенерационные процессы в организме. Это особенно заметно по состоянию кожных покровов. Любые порезы и раны заживают очень долго, часто подвергаются инфицированию и перерастают в язвы. А это тоже является опасным, так как при нагноении язв вероятность развития гангрены также возрастает.

Так как инсулин играет немаловажную роль в пищеварении, от его дефицита сильно страдают органы ЖКТ. Увеличиваются риски развития гастрита, панкреатита и многих других заболеваний. И чтобы избежать негативных последствий от развития сахарного диабета, врачи назначают заместительную терапию, которая обязательно включает в себя инсулиновые инъекции.

Механизм действия

Говоря о том, как действует инсулин в организме, следует отметить, что работает он непосредственно через белок-рецептор. Представляет он собой сложный интегральный белок клеточной мембраны, который состоит из 2 субъединиц. В медицине их отмечают как a и b. Каждая из этих субъединиц имеет свою полипептидную цепочку.

Полипептидные цепочки субъединиц инсулина

Действие инсулина происходит следующим образом: сначала он вступает в связь с а-субъединицей, таким образом изменяя ее конформацию. После этого в процесс вовлекается b-субъединица, которая запускает разветвленную цепь реакций по активации ферментов, необходимых для расщепления глюкозы и ее усвоения в клетках.

Следует отметить, что несмотря на то, что действие инсулина в организме изучается учеными уже на протяжении многих столетий, его биохимические свойства еще до конца не изучены.

Однако уже стало известно, что во всем этом процессе принимают участие вторичные «посредники», в роли которых выступают диацилглицеролы и инозитолтрифосваты.

Именно они обеспечивают активизацию протеинкиназы С с фосфорилирующим действием и имеют связь с внутриклеточным обменом веществ.

Данные посредники обеспечивают усиленное поступление глюкозы в клетки организма, тем самым насыщая их энергией. Сначала комплекс инсулин-рецептора погружается в цитозоль, а далее разрушается в лизосомах, после чего возникают деградационные процессы – часть инсулина разрушается, а другая его часть направляется к мембранам клеток и снова встраивается в них.

Инсулин – это гормон, который оказывает прямое воздействие на обменные процессы во всем организме. Многие его эффекты наблюдаются, благодаря его активному действию на ряд ферментов. Он единственный в своем роде, который способствует снижению уровня сахара в крови. Происходит это за счет:

  • усиления поглощения клеточными мембранами глюкозы;
  • активизации ферментов гликолиза;
  • повышения активности продуцирования гликогена;
  • снижения синтеза глюконеогенеза, отвечающего за образование в клетках печени глюкозы.

Основные свойства инсулина

Инсулин является единственным гормоном, который усиливает усвоение клетками аминокислот, необходимых для нормального их функционирования, а также поставку в них ионов калия, магния и фосфата.

Кроме этого, инсулин способствует усилению продуцирования жирных кислот за счет преобразования глюкозы в триглицериды.

Если же в организме наблюдается дефицит инсулина, то это приводит к мобилизации жиров и их отложению в тканях внутренних органов.

Антикатаболическое действие инсулина на организм обуславливается уменьшением процесса гидролиза белков, за счет чего снижается их деградация (из-за того, что при диабете у больных наблюдается дефицит инсулина, деградация белков увеличивается, в результате чего наблюдается снижение мышечного тонуса и возникает слабость).

Помимо этого, инсулин обеспечивает уменьшение липолиза, за счет чего снижается концентрация жирных кислот в крови и риски возникновения холестериновой болезни, тромбофлебита и т.д. становятся намного меньше.

Действие на углеводный обмен

Как уже стало понятно, инсулин – это гормон, который принимает участие практически во всех процессах, происходящих в организме. Но так как речь идет непосредственно о сахарном диабете, необходимо более детально рассмотреть действие инсулина на углеводный обмен.

В том случае, если в организме наблюдается дефицит этого гормона, то это влечет за собой нарушение процесса проникновения глюкозы сквозь клетки мышечных тканей, в результате чего наблюдается снижение энергетических запасов. Когда уровень инсулина повышается до нормальных значений, этот процесс восстанавливается, причем естественным путем.

Потребность организма в инсулине в зависимости от степени физических нагрузок

Однако при повышенной физической активности мембраны клеток повышают свою проницаемость и поглощают намного больше глюкозы, чем обычно. И происходит это даже в том случае, если уровень сахара в крови является очень низким. Но риски развития гипогликемической комы в данном случае возрастают в несколько раз.

Инсулиновый рецептор играет немаловажную роль в процессе гомеостаза глюкозы. Если он нарушается, это приводит к дегенеративным изменениям в клетках, что провоцирует развитие многих заболеваний, среди которых находится не только сахарный диабет, но и рак.

Из чего делают инсулин для диабетиков

Рассматривая действие инсулина, нельзя не сказать о его воздействии на печень. Именно в этом органе организм откладывает излишки глюкозы как бы прозапас, высвобождая ее только тогда, когда уровень сахара в крови снижается до критических отметок.

И еще один важный момент: инсулин, как уже говорилось выше, участвует в процессе гликолиза, активируя синтез определенных ферментов, без которых расщепление и усвоение клетками глюкозы является невозможным.

Действие на белковый обмен

Инсулин играет немаловажную роль не только в углеводном обмене, но и в белковом.

Именно он обеспечивает расщепление белков, поступающих вместе с пищей, на аминокислоты, которые активизируют в организме синтез собственных белков.

При дефиците инсулина этот процесс нарушается, что приводит к различным осложнениям. Помимо этого, инсулин обеспечивает ускорение транскрипции ДНК, стимулируя образование РНК.

Действие на жировой обмен

Инсулин принимает также активное участие в липогенезе – синтезе жирных кислот. Их формирование происходит в процессе распада углеводов. А жирные кислоты являются также очень важными для организма, так как без них происходит нарушение жирового обмена, что сопровождается развитием ожирения и отложением жировых клеток во внутренних органах.

Инъекции инсулина

При развитии сахарного диабета действовать нужно незамедлительно. Как правило, сначала у людей диагностируется СД2, и только при несоблюдении диет и правил приема лекарственных препаратов развивается СД1, при котором без инсулиновых инъекций просто не обойтись.

При развитии сахарного диабета 1 типа вернуться к привычной жизни позволяют только инъекции инсулина

На сегодняшний день выделяются следующие типы инсулиносодержащих препаратов:

  • Быстрого действия. Действовать начинают уже спустя 5 минут после подкожного введения и достигают своего максимального пика через 1 час. Но,такие препараты обладают одним недостатком – действуют они недолго, и их введение необходимо осуществлять перед каждым приемом пищи либо при наступлении гипогликемической комы.
  • Короткого действия. Эффективность наблюдается спустя 30 минут после введения. Применяются такие инъекции также перед едой. Однако его действие длится намного дольше, чем у инсулина быстрого действия.
  • Среднего действия. Такие препараты применяются в комплексе с инсулинами быстрого или короткого действия. Эффективность после их приема наблюдается в течение нескольких часов.
  • Длительного действия. Препараты гипогликемического действия, эффективность которых наблюдается на протяжении суток. Однако применять такие препараты также нужно с инсулинами короткого и быстрого действия. Применяются они несколько раз в день до употребления пищи через равные промежутки времени.

Какой именно препарат будет прописан больному, зависит от его индивидуальных особенностей и тяжести протекания болезни. Чтобы правильно подобрать средство, врачам необходимо более детально изучить молекулярные свойства крови. Для этого обязательно делается биохимия венозной крови и крови из пальца.

По результатам обследования врач сможет подобрать не только препарат, но и его дозировку, которая будет наиболее эффективной и безопасной для пациента.

Так как неправильно подобранная дозировка инсулина может привести к гипогликемии и возникновению серьезных осложнений. Поэтому заниматься самолечением ни в коем случае нельзя.

Применение инъекций инсулина должно происходить под строгим контролем врача.

Последнее обновление: Апрель 18, 2018

Источник: https://sosudy.info/deystvie-insulina-organizm

Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия) – Зубной доктор

Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия)

11.12.

2019

В печени инсулин оказывает на гепатоциты следующие эффекты: глюкоза постоянно поступает в клетки печени через трансмембранный переносчик GLUT 2 инсулин мобилизует дополнительный трансмембранный переносчик GLUT 4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану гепатоцитов; способствует синтезу гликогена из поступающей в гепатоциты глюкозы, увеличивая транскрипцию гена глюкокиназы и активируя гликогенсинтазу предупреждает распад гликогена, ингибируя активность гликогенфосфорилазы и глюкозо-6 -фосфатазы стимулирует гликолиз и окисление углеводов, активируя глюкокиназу, фосфофруктокиназу и пируваткиназу активирует метаболизм глюкозы через гексозомонофосфатный шунт; ускоряет окисление пирувата, активируя пируватдегидрогеназу; подавляет глюконеогенез, ингибируя активность фосфоенолпируваткарбоксикиназу, фруктозо-1, 6 -бифосфатазу и глюкозо-6 фосфатазу стимулирует гликогенез и синтез триглицеридов, холестерина, белков и ЛПОНП подавляет гликогенолиз, глюконеогенез и кетогенез оказывает анаболитическое и антикатаболическое действие

Анаболические эффекты усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина); усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата; усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка; усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию — в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное — мобилизация жиров. Антикатаболические эффекты подавляет гидролиз белков — уменьшает деградацию белков; уменьшает липолиз — снижает поступление жирных кислот в кровь.

В скелетных мышцах инсулин: стимулирует синтез белка в рибосомах способствует транспорту аминокислот и глюкозы стимулирует синтез гликогена из поступающей в гепатоциты глюкозы, увеличивая транскрипцию гена гексокиназы и активируя гликогенсинтазу снижает активность гликогенфосфорилазы активирует поступление глюкозы в саркоплазму посредством трансмембранного переносчика GLUT 4, способствуя его встраиванию в плазматическую мембрану стимулирует гликолиз и окисление углеводов, активируя гексокиназу, фосфофруктокиназу и пируваткиназы;

Жировой обмен Влияние инсулина на жировой обмен проявляется в угнетении липолиза, что приводит к снижению поступления свободных жирных кислот в кровоток. Инсулин препятствует образованию кетоновых тел в организме. Инсулин усиливает синтез жирных кислот и их последующую эстерификацию.

Действия инсулина: стимулирует накопления триглицеридов активация гипопротеилипазы, в результате чего жирные кислоты могут поступать в жировые клетки стимулирует поступление глюкозы в жировые клетки, что делаешь альфаглицерофосфат более доступным для синтеза триглицеридов подавляет внутриклеточный липолиз

Белковый обмен Инсулин участвует в метаболизме белков: увеличивает транспорт аминокислот через клеточную мембрану, стимулирует синтез пептидов, уменьшает расход тканями белка, тормозит превращение аминокислот в кетокислоты.

Действие инсулина сопровождается активацией или ингибированием ряда ферментов: стимулируются гликогенсинтетаза, пируват-дегидрогеназа, гексокиназа, ингибируются липазы (и гидролизующая липиды жировой ткани, и липопротеин-липаза, уменьшающая «помутнение» сыворотки крови после приема богатой жирами пищи).

Действие инсулина и глюкагона на метаболизм глюкозы в печени. Глюкоза проникает в гепатоциты путем облегченной диффузии при участии ГЛЮТ 2, не зависимого от инсулина и имеющего высокую Км. В гепатоцитах глюкоза быстро превращается в глюкозо-6 -фосфат глюкокиназой (гексокиназой IV), которая тоже имеет высокую Км (12 м.

М) и не ингибируется продуктом реакции (в отличие от гексокиназ I, II и III). Далее глюкозо-6 фосфат может использоваться по трем направлениям: синтез гликогена, гликолиз, пентозофосфатный путь. Следует отметить, что ацетил-Со. А, образующийся из глюкозы, используется для синтеза жирных кислот и жиров.

Все эти пути стимулируются инсулином на пре- или посттрансляционном уровне.

Влияние инсулина на виды обмена

Влияние инсулина на обмен электролитов не менее сильно, чем на обмен углеводов, белков и жиров. Под действием инсулина повышается проницаемость клеточных мембран для кальция, магния, фосфора, калия и других электролитов.

При инфарктах, тяжелых отравлениях, заболеваниях печени и других тяжелых состояниях внутривенно капельно вводят так называемые поляризующие смеси, которые состоят из раствора глюкозы, небольшого количества инсулина, солей магния и калия.

Под действием инсулина глюкоза, калий и магний быстро проникают внутрь клетки, улучшая энергетический обмен и стабилизируя заряд клеточных мембран. Инсулин также повышает проницаемость клеток для витаминов, которые легче всасываются клетками организма.

Заместительная терапия Для больных сахарным диабетом введение инсулина — это заместительная терапия, направленная на нормализацию состояния. Заместительная терапия — используется при дефиците естественных биогенных веществ.

К средствам заместительной терапии относятся ферментные препараты (панкреатин, панзинорм и т. д. ), гормональные лекарственные средства (инсулин при сахарном диабете, тиреоидин при микседеме), препараты витаминов (витамин D, например, при рахите).

Препараты заместительной терапии, не устраняя причины заболевания, могут обеспечивать нормальное существование организма в течение многих лет.

Заместительная гормональная терапия в климактерии Наступление менопаузы является естественным процессом, сущность которого заключается в возрастном снижении и «выключении» функции яичников вследствие истощения их фолликулярного аппарата, приводящее к развитию гормонодефицитного состояния.

Использование заместительной гормональной терапии ЗГТ обеспечивает реальную возможность корректировать проявления эстроген-дефицитного состояния и, следовательно, проводить лечение и профилактику ранних и поздних осложнений климактерического синдрома у женщин старшей возрастной группы.

Цель ЗГТ – фармакологически заменить гормональную функцию яичников у женщин, испытывающих дефицит половых гормонов. При ЗГТ используют эстрогены и прогестагены.

Гормонозаместительная терапия предотвращает изменение структуры и функций внутренней выстилки матки. Курс прогестерона обычно принимают в течение 10 -14 дней, в зависимости от типа гормона. После завершения курса приема прогестерона наблюдается кровотечение, похожее на обычную менструацию.

Существует три способа приема эстрогена Оральный (таблетки); Подкожный (имплантанты) Наружный (в форме геля или гормонального пластыря).

Все эти способы восполнения дефицита эстрогена в организме помогают эффективно уменьшить неприятные проявления климакса и предотвратить развитие остеопороза и сердечно-сосудистых заболеваний.

Биологические эффекты прогестагенов Они способны вызывать секреторную трансформацию пролиферирующего под влиянием эстрогенов эндометрия. Кроме того, прогестагены могут обладать другими эффектами: эстрогенным, антиэстрогенным, андрогенным, антигонадотропным, глюкокортикоидоподобным и АКТГ– подобным

Препараты инсулина по длительности действия подразделяют на: препараты короткого и ультракороткого действия — имитируют нормальную физиологическую секрецию инсулина поджелудочной железой в ответ на стимуляцию препараты средней продолжительности препараты длительного действия — имитируют базальную (фоновую) секрецию инсулина, а также комбинированные препараты (сочетают оба действия).

Литература 1) Фармакология / Под ред. проф. Р. Н. Аляутдина / Глава 31 2) Статья Смирновой О. М. «Нарушение секреции инсулина — главный эндокринный дефект при сахарном диабете 2 типа» 3) Статья «Инсулины» / http: //www. rlsnet.

ru/articles_406. htm 4) Нормальная физиология: учебник / Орлов Р. С. , Ноздрачев А. Д. — 2 -е изд. / Глава 18 5) Статья «Особенности сахарного диабета» 6) Статья «Сахарный диабет» / http: //www. childcareinfo. ru/study-78 -8.

html

Источник:

Механизм действия инсулина

Инсулин является гормоном, имеющим пептидную природу и образующимся в клетках поджелудочной железы. Он влияет на обменные процессы, происходящие в организме и охватывающие почти все ткани.

Одна из его ключевых функций заключается в уменьшении в крови концентрации глюкозы, поэтому недостаток этого гормона часто провоцирует развитие такой патологии, как сахарный диабет.

При абсолютной нехватке инсулина у пациента развивается заболевание 1 типа, а при относительной недостаточности гормона возникает диабет 2 типа.

Инсулин: состав гормона

Образующийся в поджелудочной железе гормон является предшественником инсулина. В процессе нескольких последовательных друг за другом химических реакций он преобразуется в активную форму гормона, которая способна выполнять предназначенные для нее функции в организме.
Каждая молекула инсулина имеет в своем составе 2 полипептидные цепи, связанные дисульфидными мостиками (С-пептидом):

  1. А-цепь. Она включает в себя 21 аминокислотный остаток.
  2. В-цепь. В ее состав входит 30 аминокислотных остатков.

Инсулин у каждого биологического вида имеет структурные отличия, поэтому его роль в регулировании углеводного обмена тоже разная. Наиболее схожим с человеческим гормоном считается инсулин свиньи, отличающийся от него лишь 1 аминокислотным остатком. Инсулин быка отличается от гормона человека тремя такими остатками.

Как регулируется значение глюкозы в крови?

Оптимальная концентрация сахара поддерживается благодаря выполнению всеми системами организма своих функций. Тем не менее, главная роль в таком процессе принадлежит действию гормонов.

На концентрацию глюкозы воздействуют 2 группы гормонов:

  1. Инсулин (естественный гипергликемический гормон) – снижает ее уровень.
  2. Гормоны гипергликемической группы (например, гормон роста, глюкагон, адреналин) – увеличивают ее уровень.

В тот момент, когда значение глюкозы становится ниже физиологического уровня, выработка инсулина замедляется. В случае критического падения сахара в крови, начинается высвобождение гормонов гипергликемической группы, которые направляют глюкозу из клеточных запасов. Для подавления дальнейшего выделения в кровь инсулина активизируются гормоны стресса и адреналин.

На выработку, действие инсулина или утрату восприимчивости клеточных мембран к этому гормону могут оказать влияние следующие факторы:

  • Нарушение процесса созревания инсулина, а также его рецептора;
  • Возникновение измененных молекул, а также нарушение их биологических функций;
  • Присутствие в организме антител к действию гормона, что приводит к потере связи между гормоном и его рецептором;
  • Деградация рецепторов гормона;
  • Нарушение процесса эндоцитоза гормона с рецептором.

Любое препятствие на пути поступления сигнала от инсулина в клетку способно полностью или частично нарушить его влияние на весь процесс метаболизма. Важно понимать, что в таком состоянии организма высокая концентрация гормона не может исправить ситуацию.

Влияние инсулина и его роль

Инсулин выполняет важные функции в организме и оказывает многогранное действие на обменные процессы.

Воздействие гормона в зависимости от оказанного эффекта принято делить на 3 основные группы:

  • Анаболическое;
  • Метаболическое;
  • Антикатаболическое.

Метаболическое воздействие проявляется следующим образом:

  1. Усиливается поглощение клетками поступающих в организм веществ. Глюкоза является одним из важных компонентов, поэтому ее усвоение позволяет регулировать в крови уровень сахара.
  2. Повышается объем синтеза такого полисахарида, как гликоген.
  3. Снижается интенсивность гликогенеза (уменьшается формирование глюкозы в печени из различных веществ).

Анаболическое действие гормона призвано усилить биосинтез белковых компонентов и репликацию ДНК (дезоксирибонуклеи́новой кислоты). Инсулин под влиянием этого свойства помогает превратить глюкозу в такие органические соединения, как триглицериды. Это позволяет создать условия, необходимые для скопления жиров в момент недостатка гормона.

Источник: https://stomat-lsv.ru/holesterin/mehanizm-dejstviya-insulina-na-uglevodnyj-obmen-v-organizme-biohimiya.html

Понятие инсулина, функции, виды, нормальные показатели

Инсулин представляет собой гормон, который синтезируется поджелудочной железой. Является веществом белковой природы и не может поступать в организм из внешней среды. Каждый день поджелудочная железа производит определенное нормальное количество инсулина. После приема пищи организм поставляет его на том уровне ,при котором будет обеспечено переваривание белков, жиров и углеводов.

Как любой гормон, инсулин обладает рядом важнейших функций. К ним принято относить:

• Регулировка углеводного обмена в организме человека; • Корректировка величины глюкозы в крови.

Благодаря действию инсулина глюкоза расщепляется для быстрого всасывания в кровь. В случае, когда поджелудочная железа производит меньшее количество гормона, то глюкоза накапливается в крови, что является признаком возникновения гипергликемии.

Нормальным уровнем инсулина натощак в крови является показатель от 2 до 28 мкЕД/моль. В детском возрасте показатель ниже – от 3-20, при этом в момент вынашивания ребенка, инсулин у женщины составляет от 5,1 – 27 единиц.

Инсулин имеет несколько видов.

  1. В зависимости от происхождения выделяют: • Свиной инсулин – приравнен по биохимическому составу к человеческому гормону. Его доставляют из поджелудочной железы свиней. • Инсулин крупного рогатого скота может выступать сильным аллергеном, так как несколько отличается от человеческого. • Инсулин человека. • Генноинженерный вид, получаемый из свиного. В связи с тем, что два вида инсулина схожи, то за счет новейших технологий перерабатывают свиной в человеческий вид инсулина.
  2. По времени воздействия выделяют: • Ультракороткого времени (Хумалог); • Короткого (Актрапид, Регуляр); • Среднего времени воздействия (Инсуман Базал); • Обладающий долгим действием (Лантус и иные).

Гипергликемия и гипогликемия

Гипергликемия и гипогликемия — это два патологических процесса, развивающихся на фоне нарушения уровня глюкозы в организме. Данные патологии могут иметь очень тягостные последствия для больного, поэтому крайне важно вовремя обратить внимание на характерные симптомы этих недугов и организовать безотлагательную терапию!

Гипергликемия – состояние, для которого характерно стойкое повышение сахара в плазме крови.

У людей, больных диабетом, спровоцировать развитие гипергликемии могут следующие факторы: переедание, употребление вредных продуктов, нарушение правил пищевого поведения, отсутствие минимальных физических нагрузок, злоупотребление сахаросодержащими продуктами, стрессовые состояния или не поставленная вовремя инсулиновая инъекция.

Также рекомендуем ознакомиться: виды и выбор инсулинового шприца.

Симптоматика этого состояния:

  • Сильное чувство жажды.
  • Частые позывы к мочеиспусканию.
  • Головные боли и потеря концентрации внимания.
  • Чувство сильного переутомления.
  • Появление «звёздочек» перед глазами.

В терапии гипергликемии, приоритетное значение уделяется тщательному контролю за показателями глюкозы, при помощи специального аппарата, и строгому соблюдению лечебной диеты. Также, врачом назначаются лекарственные медикаменты, понижающие глюкозу в кровотоке.

Гипогликемия

Патологический процесс, протекающий на фоне падения глюкозного содержания в кровотоке.

При этом все системы человеческого организма страдают от энергетического голодания, но в большей степени нарушается деятельность мозга.

Гипогликемия может появляться по ряду причин: избыточное выделение инсулина в поджелудочной железе, высокое содержание инсулина в организме, расстройство углеводного обмена в печени или сбои в работе надпочечников.

Стандартные проявления гипогликемии:

  • Повышенное чувство тревожности и беспокойства.
  • Болезненные ощущения в голове, пульсация.
  • Нервозность и раздражительность.
  • Постоянное чувство голода.
  • Чувство жжения и дискомфорта в подложечной зоне.
  • Дрожание мышц.
  • Аритмия и тахикардия.

Микроинфузионная инсулиновая помпа – новое слово в лечении диабета

Схема лечения заболевания напрямую зависит от стадии развития патологического процесса. На начальном этапе формирования недуга, больному показано употребление продуктов с высоким содержанием сахара. Больному могут быть прописаны инъекции инсулина «Левемир», который способен предотвратить развитие данной болезни практически на 70%, благодаря медленному поступлению в кровь.

Источник: https://bugmk.ru/bolezni/insulin-lekarstvo.html

Инсулин – самый молодой гормон

Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия)

Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Всего в зрелом инсулине человека присутствует 51 аминокислота и его молекулярная масса равна 5,7 кДа.

Синтез

Инсулин синтезируется в β-клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, на N-конце которого находится концевая сигнальная последовательность из 23 аминокислот, служащая проводником всей молекулы в полость эндоплазматической сети. Здесь концевая последовательность сразу отщепляется и проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи.

На данном этапе в молекуле проинсулина присутствуют А-цепь, В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для “созревания” гормона .

По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (31 аминокислота) и формируется готовая молекула инсулина.

В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn2+.

Схема синтеза инсулина

Около 15% молекул проинсулина поступает в кровоток. Проинсулин обладает более слабой активностью (около 1:10), но большим периодом полувыведения (около 3:1), по сравнению с инсулином. Поэтому повышение его уровня может вызывать гипогликемические состояния, что наблюдается при инсулиномах.

Регуляция синтеза и секреции

Секреция инсулина происходит постоянно, и около 50% инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи или иными влияниями. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина.

Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л. Особенностью этой стимуляции является двухфазное усиление секреции инсулина:

  • первая фаза длится 5-10 минут и концентрация гормона может 10-кратно возрастать, после чего его количество понижается,
  • вторая фаза начинается примерно через 15 минут от начала гипергликемии и продолжается на протяжении всего ее периода, приводя к увеличению уровня гормона в 15-25 раз.

Чем дольше в крови сохраняется высокая концентрация глюкозы, тем большее число β-клеток подключается к секреции инсулина.

Индукция синтеза инсулина происходит от момента проникновения глюкозы в клетку до трансляции инсулиновой мРНК. Она регулируется повышением транскрипции гена инсулина, повышением стабильности инсулиновой мРНК и увеличением трансляции инсулиновой мРНК.

Активация секреции инсулина

1. После проникновения глюкозы в β-клетки (через ГлюТ-1 и ГлюТ-2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе),2. Далее глюкоза аэробно окисляется, при этом скорость окисления глюкозы линейно зависит от ее количества,3. В результате нарабатывается АТФ, количество которого также прямо зависит от концентрации глюкозы в крови,

4. Накопление АТФ стимулирует закрытие ионных K+-каналов, что приводит к деполяризации мембраны,

5. Деполяризация мембраны приводит к открытию потенциал-зависимых Ca2+-каналов и притоку ионов Ca2+ в клетку,
6. Поступающие ионы Ca2+ активируют фосфолипазу C и запускают кальций-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием ДАГ и инозитол-трифосфата (ИФ3),
7. Появление ИФ3 в цитозоле открывает Ca2+-каналы в эндоплазматической сети, что ускоряет накопление ионов Ca2+ в цитозоле,
8. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу,
9. Далее происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток.

 Схема внутриклеточной регуляции секреции инсулина при участии глюкозы

Описанный ведущий механизм может корректироваться в ту или иную сторону под действием ряда других факторов, таких как аминокислоты, жирные кислоты, гормоны ЖКТ и другие гормоны, нервная регуляция.

Из аминокислот на секрецию гормона наиболее значительно влияют лизин и аргинин. Но сами по себе они почти не стимулируют секрецию, их эффект зависит от наличия гипергликемии, т.е. аминокислоты только потенциируют действие глюкозы.

Свободные жирные кислоты также являются факторами, стимулирующими секрецию инсулина, но тоже только в присутствии глюкозы. 

Логичной является положительная чувствительность секреции инсулина к действию гормонов желудочно-кишечного тракта – инкретинов (энтероглюкагона и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида), холецистокинина, секретина, гастрина, желудочного ингибирующего полипептида.

Клинически важным и в какой-то мере опасным является усиление секреции инсулина при длительном воздействии соматотропного гормона, АКТГ и глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов. При этом возрастает риск истощения β-клеток, уменьшение синтеза инсулина и возникновение инсулинзависимого сахарного диабета. Такое может наблюдаться при использовании указанных гормонов в терапии или при патологиях, связанных с их гиперфункцией.

Нервная регуляция β-клеток поджелудочной железы включает адренергическую и холинергическую регуляцию.

Любые стрессы (эмоциональные и/или физические нагрузки, гипоксия, переохлаждение, травмы, ожоги) повышают активность симпатической нервной системы и подавляют секрецию инсулина за счет активации α2-адренорецепторов.

С другой стороны, стимуляция β2-адренорецепторов приводит к усилению секреции.

Также выделение инсулина повышается n.vagus, в свою очередь находящегося под контролем гипоталамуса, чувствительного к концентрации глюкозы крови.

К лекарственным регуляторам секреции инсулина относятся производные сульфанилмочевины (глибенкламид, гликлазид) и глиниды (старликс, новонорм). Обе группы связываются с разными участками одного рецептора и блокируют АТФ-зависимые калиевые каналы, открывая Ca2+-каналы, и этим индуцируя секрецию инсулина.

Мишени

Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных, но в разном количестве. Нервные клетки не имеют рецепторов к инсулину, т.к. последний просто не проникает через гематоэнцефалический барьер.

Наибольшая концентрация рецепторов наблюдается на мембране гепатоцитов (100-200 тыс на клетку) и адипоцитов (около 50 тыс на клетку), клетка скелетной мышцы имеет около 10 тысяч рецепторов, а эритроциты – только 40 рецепторов на клетку.

Скорость эффектов действия инсулина

Биологические эффекты инсулина подразделяются по скорости развития:

Очень быстрые эффекты (секунды)

Эти эффекты связаны с изменением трансмембранных транспортов:

1. Активации Na+/K+-АТФазы, что вызывает выход ионов Na+ и вход в клетку ионов K+, что ведет к гиперполяризации мембран чувствительных к инсулину клеток (кроме гепатоцитов).

2. Активация Na+/H+-обменника на цитоплазматической мембране многих клеток и выход из клетки ионов H+ в обмен на ионы Na+. Такое влияние имеет значение в патогенезе артериальной гипертензии при сахарном диабете 2 типа.

3. Угнетение мембранной Ca2+-АТФазы приводит к задержке ионов Ca2+ в цитозоле клетки.

4. Выход на мембрану миоцитов и адипоцитов переносчиков глюкозы ГлюТ-4 и увеличение в 20-50 раз объема транспорта глюкозы в клетку.

Быстрые эффекты (минуты)

Быстрые эффекты заключаются в изменении скоростей фосфорилирования и дефосфорилирования метаболических ферментов и регуляторных белков.

Печень

  • торможение эффектов адреналина и глюкагона (фосфодиэстераза),
  • ускорение гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
  • усиление синтеза жирных кислот (ацетил-SКоА-карбоксилаза),
  • формирование ЛПОНП,
  • повышение синтеза холестерина (ГМГ-SКоА-редуктаза),

Мышцы

  • торможение эффектов адреналина (фосфодиэстераза),
  • стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация ГлюТ-4),
  • стимуляция гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
  • усиливает транспорт нейтральных аминокислот в мышцы,
  • стимулирует трансляцию (рибосомальный синтез белков).

Жировая ткань

  • стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация Глют-4),
  • активирует запасание жирных кислот в тканях (липопротеинлипаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы),
  • создание возможности для запасания ТАГ (инактивация гормон-чувствительной-липазы).

Медленные эффекты (минуты-часы)

Медленные эффекты заключаются в изменении скорости транскрипции генов белков, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток, например:

1. Индукция синтеза ферментов в печени

  • глюкокиназы и пируваткиназы (гликолиз),
  • АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы (синтез жирных кислот),
  • глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (пентозофосфатный путь),

2. Индукция в адипоцитах синтеза глицеральдегидфосфат-дегидрогеназы и синтазы жирных кислот.

3. Репрессия синтеза мРНК, например, для ФЕП-карбоксикиназы (глюконеогенез).

4. Обеспечивает процессы трансляции, повышая фосфорилирование по серину рибосомального белка S6.

Очень медленные эффекты (часы-сутки)

Очень медленные эффекты реализуют митогенез и размножение клеток. Например, к этим эффектам относится

1. Повышение в печени синтеза соматомедина, зависимого от гормона роста.

2. Увеличение роста и пролиферации клеток в синергизме с соматомединами.

3. Переход клетки из G1-фазы в S-фазу клеточного цикла.

Инактивация инсулина

Удаление инсулина из циркуляции происходит после его связывания с рецептором и последующей интернализации (эндоцитоза) гормон-рецепторного комплекса, в основном в печени и мышцах.

После поглощения комплекс разрушается и белковые молекулы лизируются до свободных аминокислот. В печени захватывается и разрушается до 50% инсулина при первом прохождении крови, оттекающей от поджелудочной железы.

В почках инсулин фильтруется в первичную мочу и, после реабсорбции в проксимальных канальцах, разрушается.

Гипофункция

Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Для диагностики этих патологий в клинике активно используют нагрузочные пробы и определение концентрации инсулина и С-пептида.

Найти

Появился вопрос? Спрашиваем в группе

Общая биохимия

Источник: https://biokhimija.ru/gormony/insulin.html

ЛечащийВрач
Добавить комментарий