• 17:16 – Гнійний стоматит: симптоми, лікування та профілактика 
  • 17:08 – Нечутливість до болю: суть, причини й лікування 
  • 17:08 – Навіщо людині волосся: анатомія і будова, функції волосяного покриву 
  • 16:57 – Чому захитує у транспорті: причини та рішення проблеми 

Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами

Інсулін (від лат. insula «острів») — поліпептидний гормон підшлункової залози, функцією якого є постачання клітин організму енергією. Місцем синтезу інсуліну є в панкреатичні острівці Лангерганса, їх бета-клітини. Інсулін бере участь в метаболізмі всіх клітин тканин, хоча на побутовому рівні асоціюється лише з діабетом.

Загальні відомості

Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
На сьогодні інсулін достатньо вивчений у своїй будові. Виявлено зв'язок гормону з метаболізмом білків, у діабетиків виробляються в недостатній кількості, що веде до раннього зношування клітин. Роль інсуліну в синтезі білків полягає в тому, щоб посилювати захоплення клітинами амінокислот з крові і потім створювати з них білки.


Крім цього, саме інсулін гальмує розпад білків у клітинах. Інсулін впливає і на ліпіди таким чином, що при його дефіциті розвивається ацидоз і атеросклероз. Чому зв'язують інсулін з енергією клітин? Тому що при рясної трапези синтез інсуліну помітно підвищується, в клітини, транспортується цукор, і вони запасають енергію. При цьому рівень глюкози в крові знижується – це основна властивість інсуліну. При надлишку глюкози інсулін перетворює її на глікоген, який накопичується в печінці і м'язах. Він потрібен при виснаженні інших джерел енергії. Існує прямий зв'язок інсуліну і синтезу глікогену. А вже коли і глікогену багато, цукор перетвориться в жир (з 1 молекули цукру виходить 4 молекули жиру) – він відкладається на боках.

Історія відкриття

Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
У 1869 р. в Берліні ще зовсім юний, 22-річний студент-медик Поль Лангерганс при вивченні підшлункової залози під мікроскопом помітив розкидані по залозі групи клітин, пізніше названі острівцями Лангерганса.


Їх роль була спочатку неясна. Пізніше Е. Лагус заявив, що ці клітини беруть участь у травленні. У 1889 році німецький фізіолог Оскар Мінковским з ним не погодився і на доказ видалив підшлункову у піддослідного собаки. Помічник-лаборант Мінковским зауважив, що сеча оперованої собаки приваблює багато мух. При її дослідженні був знайдений цукор. Це був перший досвід, що дозволив зв'язати підшлункову залозу з діабетом. У 1900 р. російський вчений Леонід Васильович Соболєв (1876-1919) з лабораторії В. П. Павлова експериментально довів, що острівці Лангерганса беруть участь в обміні вуглеводів.

Будова гормону

Інсулін людини - це білок з молекулярною масою 5808 що складається з 51 амінокислоти, з'єднаних в 2 пептидні ланцюга: А – містить 21 ланцюг В – 30 амінокислот. Їх зв'язок підтримується 2 дисульфідними зв'язками. При руйнуванні цих містків гормон інактивується. Структурується він, як і всякий звичайний білок, в В-клітинах. Деякі тварини мають інсулін, схожий за будовою з людським. Це дозволило створити синтетичний інсулін для лікування ЦД. Найбільш часто застосовують свинячий інсулін, який відрізняється від людського тільки однією амінокислотою. Бичачий відрізняється 3 амінокислотами. Визначення точної послідовності всіх амінокислот в складі інсуліну було зроблено англійським мікробіологом Фредеріком Сенгером. За цю розшифровку в 1958 році він отримав Нобелівську премію з хімії.

Ще трохи історії

Виділення інсуліну для практичного застосування було зроблено в 1923 р. вченими Торонтського університету Ф. Бантингом і Бестом, які також отримали Нобелівську премію. Відомо, що Бантінг повністю погоджувався з теорією Соболєва.

Трохи анатомії

Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
Підшлункова залоза унікальна за своєю будовою. Мається на увазі те, що вона одночасно і ендокринна залоза, і екзокринної. Экзофункция її полягає в участі у травленні. Вона виробляє цінні травні ферменти - протеази, амілази і ліпази, які по протоках виділяються в її порожнину. Екзокринна частина займає 95% всієї площі залози. І тільки 5% припадає на острівці Лангерганса. Це вказує на потужність залози і її величезну роботу в організмі. Острівці локалізовані по всьому периметру. 5% - це мільйони острівців, хоча їх сумарна маса всього 2 р. Кожен острівець містить клітини А, В, D, РР. Вони все роблять свої сполуки, що беруть участь в обміні БЖУ надходить з їжі. Синтез інсуліну відбувається в В-клітинах.

Як це відбувається

Детальний процес продукції інсуліну точно не встановлений і сьогодні. З цієї причини СД ставиться до невиліковним патологій. При встановленні механізму утворення інсуліну можна буде керувати і діабет, спочатку впливаючи на процес синтезу інсуліну. Складність в багатоетапності процесу. При ньому відбувається кілька перетворень речовин, у результаті яких неактивний інсулін стає активним. Схема при спрощенні: попередник – препроинсулин – проинсулин – активний інсулін.

Синтез

Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
Синтез інсуліну в клітці в спрощеній схемі виглядає так:
  • Бета-клітини утворюють инсулиновое речовина, яка направляється в апарат Гольджи клітини. Тут воно додатково піддається обробці.
  • Комплекс Гольджи - така структура клітинної мембрани, яка накопичує, синтезує, а потім і виводить потрібні з'єднання через мембрану.
  • Трансформація всіх етапів і призводить до появи дієздатного гормону.
  • Тепер інсулін пакується в спеціальні секреторні гранулки. Зберігається до запитання і дозріває. В гранулах зберігаються ще З-пептид, іони цинку, амилин і залишки проінсуліна. Синтез і секреція інсуліну починаються під час прийому їжі: надходять травні ферменти, повністю готова гранула зливається з клітинною мембраною, і її вміст повністю видавлюється з клітини в кров.
  • Коли розвивається гіперглікемія, інсулін вже на підході – звільняється і починає діяти. Він проникає в капіляри підшлункової залози, яких тут безліч, вони пронизують залозу наскрізь.
  • Регуляція синтезу інсуліну відбувається за рахунок глюкозосенсорной системи бета-клітин. Вона повністю регулює рівновагу між надходженням цукру і виробленням інсуліну. Резюме: синтез інсуліну в організмі активується при гіперглікемії. Але інсулін під час їжі тільки підвищується, але він виробляється цілодобово. Не тільки глюкозою здійснюється регуляція синтезу і секреції інсуліну. Під час їжі мають місце і додаткові стимули: що містяться в їжі білки (амінокислоти лейцину і аргінін), естрогени та холецистокінін, іони К, Са, жирні кислоти від жирів. Зменшення секреції інсуліну наголошується при підвищенні в крові антагоніста інсуліну – глюкагону. Він проводиться в тих же панкреатичних острівцях, але в альфа-клітинах. Роль глюкагону в розщепленні і витраті глікогену. Останній при цьому перетворюється в глюкозу. З часом (з віком) сила і активність панкреатичних острівців падає, що стає помітно після 40 років.

    Недолік синтезу інсуліну викликає незворотні зміни багатьох органів і систем. Норма інсуліну в крові у дорослого становить 3-25 мкЕ/мл, після 58-60 років - 7-36 мкЕ/мл Також інсулін завжди підвищений у вагітних. Крім регулювання гіперглікемії, інсулін має анаболічні та антикатаболическую функцію. Інакше кажучи, обидва ці процесу – учасники метаболізму. Один з них активізує, інший гальмує процес метаболізму. Їх узгодженість дозволяє зберігати постійність гомеостазу організму.

    Функції інсуліну

    Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
    Інсулін формує деякі механізми ферментації в клітинах, підтримуючи метаболізм. Він при виділенні підвищує надходження і використання глюкози тканинами, зберігання її м'язами і печінкою і жировою тканиною. Головне його призначення – досягти нормогликемии. Для цього глюкозу потрібно кудись розподілити, тому інсулін і підвищує здатність клітин засвоювати глюкозу, активує ферменти для її гліколізу, підвищує інтенсивність синтезу глікогену, який йде в печінку і м'язи, знижує глюконеогенез у печінці, при якому запаси глюкози в печінці зменшуються.

    Анаболічні функції

    До анаболічним функцій можна віднести:
  • Збільшення здатності клітин до захоплення амінокислот (лейцину і валіну).
  • Підвищення поставки мінералів в клітини – K, Ca, Mg, P.
  • Активація синтезу білків і дублювання ДНК.
  • Участь у процесі утворення складних ефірів (етерифікації) з жирних кислот, необхідних для появи тригліцеридів. Антикатаболическая функція.
  • Зниження розпаду білків блокуванням процесу їх розкладання до амінокислот (гідроліз).
  • Зменшення розкладання ліпідів (ліполіз, в результаті чого зазвичай жирні кислоти надходять в кров).
  • Елімінація (виведення) інсуліну

    Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
    Цей процес відбувається у печінці та нирках. Більше половини його виводиться печінкою. Тут є особливий фермент – инсулиназа, яка інактивує інсулін шляхом руйнування його структурних зв'язків до амінокислот. 35% інсуліну розкладається в нирках. Процес цей відбувається в лізосомах епітелію ниркових канальців. Інсулін може збільшуватися або зменшуватися у виробці. Це виникає при різних патологіях. Якщо такі порушення тривалі, розвиваються незворотні зміни життєво важливих систем організму.

    Взаємодія глюкози та інсуліну

    Глюкоза – всюдисуща з'єднання в тканинах організму. Практично в неї перетворюються будь-які поступають з їжею, вуглеводи. Найважливіша властивість глюкози – служити джерелом енергії, особливо її брак відразу відзначають м'язи і мозок. Для того щоб не було нестачі глюкози в клітинах, і потрібен інсулін. Він виконує роль ключа для клітин. Без нього глюкоза в клітини проникнути не може, хоч би скільки цукру ви не їли. На поверхні клітин є особливі білкові рецептори для зв'язку з інсуліном. Особливою любов'ю гормон користується у міоцитів і адипоцитів (жирові клітини), їх і називають інсулінозалежним. Вони складають майже 70% від усіх клітин. Процеси дихання, кровообігу, руху забезпечуються ними. Наприклад, м'яз без інсуліну працювати не буде.

    Біохімія нейтралізації глюкози інсуліном

    Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
    Теж багатогранний процес, складається поетапно. Першими активуються відразу білки – транспортери, роль яких полягає в захопленні молекул глюкози і переправленні їх через мембрану. Клітка насичується цукром. Частина глюкози направляється в гепатоцити, де перетворюється в глікоген. Його молекули вже йдуть в інші тканини. Що викликає в організмі нестача інсуліну. Недолік синтезу інсуліну викликає діабет 1 типу. Якщо ж вироблення гормону достатня, але клітини на нього не реагують внаслідок появи в них інсулінорезистентності – розвивається ЦД 2 типу.

    Класифікація препаратів інсуліну

    Вони бувають комбінованими і одновидовыми. Останні містять екстракт підшлункової однієї тварини. Комбіновані — поєднують екстракти залоз декількох видів тварин. Практично не застосовуються на сьогодні. За походженням або видовим ознакою використовують інсулін людський і свинячий, великої рогатої худоби або китовий. Вони розрізняються деякими амінокислотами. Найкращий після людського – свинячий, відрізняється лише однією амінокислотою. У Росії інсулін від великої рогатої худоби не застосовують (відрізняється 3 амінокислотами). За ступенем очищення інсулін буває традиційний (містить домішки інших гормонів підшлункової), монопиковый (МП) – відфільтрований додатково на гелі, домішок в ньому не більше 1•10-3 це монокомпонентний (МК) - по висхідній. Останній - самий чистий – 99% очищення (1•10-6 домішок). Також інсулін розрізняється по початку, піку і тривалості дії – він буває ультракороткий, короткий, середній та пролонгований – тривалий і сверхдлительного. Вибір залишається за лікарем.

    Як заповнити інсулін

    Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
    Хірургічних і фізичних методів відновлення на сьогодні не створено. Можливе застосування інсуліну тільки в ін'єкціях. Підтримати виснажену підшлункову залозу можуть і ПССП – вони зменшують гіперглікемію. Іноді інсулінотерапію можуть доповнити ЗГТ - це способи медикаментозні. Зате підручних способів впливу на вироблення інсуліну існує достатньо: дієта із зниженим кількістю вуглеводів, яка передбачає дрібність харчування і прийом їжі в однаковий час, частота прийому – 5-6 разів на день. Корисно використання спецій, відмова від простих вуглеводів і перехід на складні з низьким ГІ, збільшення клітковини в раціоні, зелений чай і більше морепродуктів, правильний білок і фітотерапія. Рекомендуються аеробні вправи і інша помірна фізична активність, а це відхід від гіподинамії, ожиріння, адже, як відомо, фізичні вправи допомагають уникнути безлічі проблем.
    Цікаво по темі:
    Синтез інсуліну: вироблення, структура, механізм дії, вплив на організм, необхідна коригування медичними і підручними способами
    • Коментують
    • Сьогодні
    • Читають