Inzulin (z latinského insula „ostrov“) je polypeptidový hormon slinivky břišní, jehož funkcí je zásobovat buňky těla energií. Místo syntézy inzulínu je v Langerhansových ostrůvcích slinivky břišní, jejich beta buňkách. Inzulin se podílí na metabolismu všech tkáňových buněk, i když na úrovni domácností je spojován pouze s cukrovkou.
Obecné informace
Struktura inzulinu je dnes dostatečně prozkoumána. Odhaluje se souvislost hormonu s metabolismem bílkovin, které jsou u diabetiků produkovány v nedostatečném množství, což vede k časnému opotřebení buněk. Úlohou inzulinu při syntéze bílkovin je zvýšit příjem aminokyselin z krve buňkami a následně z nich vytvořit bílkoviny.
Kromě toho je to inzulin, který inhibuje rozklad bílkovin v buňkách. Inzulin také ovlivňuje lipidy tak, že s jeho nedostatkem vzniká acidóza a ateroskleróza. Proč svazovatinzulín s buněčnou energií? Protože s vydatným jídlem se syntéza inzulínu výrazně zvyšuje, cukr je transportován do buněk a ty ukládají energii. Zároveň se snižuje hladina glukózy v krvi – to je hlavní vlastnost inzulínu. Při přebytku glukózy ji inzulín přeměňuje na glykogen, který se hromadí v játrech a svalech. Je potřeba při vyčerpání jiných zdrojů energie. Existuje přímá souvislost mezi syntézou inzulínu a glykogenu. A když je glykogenu hodně, cukr se přemění na tuk (z 1 molekuly cukru se získají 4 molekuly tuku) - ukládá se po stranách.
Historie objevů
V roce 1869 si v Berlíně velmi mladý, 22letý student medicíny Paul Langerhans při studiu slinivky pod mikroskopem všiml skupin buněk roztroušených po celé žláze, později nazývané Langerhansovy ostrůvky.
Jejich role byla zpočátku nejasná. Později E. Lagus uvedl, že tyto buňky se podílejí na trávení. V roce 1889 německý fyziolog Oskar Minkowski nesouhlasil a jako důkaz odstranil slinivku z pokusného psa.
Laboratorní asistent Minkowski si všiml, že moč operovaného psa přitahuje spoustu much. Během jejího výzkumu byl nalezen cukr. Toto byla první zkušenost s propojením slinivky břišní s cukrovkou.
V roce 1900 ruský vědec Leonid Vasiljevič Sobolev (1876-1919) z laboratoře I. P. Pavlova experimentálně prokázal, že Langerhansovy ostrůvky se podílejí na metabolismu sacharidů.
Struktura hormonu
Lidský inzulín je protein s molekulovou hmotností 5808, který se skládáz 51 aminokyselin spojených do 2 peptidových řetězců: A - obsahuje 21, řetězec B - 30 aminokyselin.
Jejich vazba je podporována 2 disulfidovými vazbami. Když jsou tyto mosty zničeny, hormon je inaktivován. Je strukturován jako každý běžný protein v B-buňkách.
Některá zvířata mají inzulín, podobnou strukturou jako člověk. To umožnilo vytvoření syntetického inzulínu pro léčbu cukrovky. Nejčastěji používaný je prasečí inzulín, který se od lidského liší pouze jednou aminokyselinou.
Hovězí - liší se 3 aminokyselinami. Stanovení přesné sekvence všech aminokyselin ve složení inzulínu provedl anglický mikrobiolog Frederick Sanger. Za toto dekódování v roce 1958 obdržel Nobelovu cenu za chemii.
Trochu více historie
Izolaci inzulínu pro praktické použití provedli v roce 1923 vědci z University of Toronto F. Banting a Best, kteří také obdrželi Nobelovu cenu. Je známo, že Banting plně souhlasil se Sobolevovou teorií.
Trocha anatomie
Slinivka břišní je jedinečná svou strukturou. To znamená, že se jedná jak o žlázu s vnitřní sekrecí, tak o žlázu exokrinní. Jeho exofunkce spočívá v účasti na trávení. Produkuje cenné trávicí enzymy - proteázy, amylázy a lipázy, které se vylučují vývody do jeho dutiny. Exokrinní část zabírá 95 % celé plochy žlázy.
A pouze 5 % připadá na Langerhansovy ostrůvky. To ukazuje na sílu žlázy a její obrovskou práci v těle. Ostrůvky jsou lokalizovány po celém obvodu. 5 % tvoří miliony ostrovů, ačkoli jejich celková hmotnost je pouze 2 g.
Každý ostrůvek obsahuje buňky A, B, D, PP. Všichni produkují své sloučeniny zapojené do výměny BJU z příchozích potravin. K syntéze inzulínu dochází v B buňkách.
Jak se to děje
Podrobný proces výroby inzulínu není dnes přesně stanoven. Z tohoto důvodu je diabetes klasifikován jako nevyléčitelná patologie. Stanovením mechanismu tvorby inzulínu bude možné kontrolovat diabetes prvotním ovlivněním procesu syntézy inzulínu.
Složitost vícefázového procesu. Při ní dochází k několika přeměnám látek, v jejichž důsledku se neaktivní inzulín stává aktivním. Zjednodušené schéma: prekurzor - preproinzulin - proinzulin - aktivní inzulin.
Syntéza
Syntéza inzulínu v buňce ve zjednodušeném schématu vypadá takto:
- Beta buňky tvoří inzulínovou substanci, která je posílána do Golgiho aparátu buňky. Zde se dále zpracovává.
- Golgiho komplex je taková struktura buněčné membrány, která se hromadí, syntetizuje a poté membránou odstraňuje potřebné sloučeniny.
- Transformace všech fází vede ke vzniku schopného hormonu.
- Inzulin je nyní balen do speciálních sekrečních granulí. Skladuje se až do poptávky a dozrání. Granule také uchovávají C-peptid, ionty zinku, amylin a proinzulinové zbytky. Syntéza a sekrece inzulínu začíná během jídla:vstoupí trávicí enzymy, plně připravená granule splyne s buněčnou membránou a její obsah je zcela vytlačen z buňky do krve.
- Když se rozvine hyperglykémie, inzulín je již na cestě – uvolní se a začne působit. Prosakuje do kapilár slinivky břišní, kterých je hodně, pronikají skrz žlázu skrz na skrz.
Syntéza inzulínu je regulována systémem glukózových senzorů beta buněk. Zcela reguluje rovnováhu mezi příjmem cukru a produkcí inzulínu.
Shrnutí: Syntéza inzulínu v těle se aktivuje při hyperglykémii. Ale inzulín stoupá pouze s jídlem, ale produkuje se nepřetržitě.
Nejen glukóza reguluje syntézu a sekreci inzulínu. Při jídle probíhají i doplňkové podněty: bílkoviny obsažené v potravě (aminokyseliny leucin a arginin), estrogeny a cholecystokinin, ionty K, Ca, mastné kyseliny z tuků. Snížení sekrece inzulínu je zaznamenáno se zvýšením hladiny antagonisty inzulínu - glukagonu v krvi. Vyrábí se ve stejných pankreatických ostrůvcích, ale v alfa buňkách. Úloha glukagonu při štěpení a spotřebě glykogenu. Ten se pak přemění na glukózu. Postupem času (s věkem) síla a aktivita pankreatických ostrůvků klesá, což se projeví po 40 letech.
Nedostatek syntézy inzulínu způsobuje nevratné změny v mnoha orgánech a systémech. Rychlost inzulinu v krvi dospělého je 3-25 μU / ml, po 58-60 letech - 7-36 μU / ml. Také inzulín je u těhotných žen vždy zvýšený.
Kromě regulacehyperglykémie, inzulin má anabolickou a antikatabolickou funkci. Jinými slovy, oba tyto procesy jsou účastníky metabolismu. Jeden z nich aktivuje, druhý brzdí metabolický proces. Jejich konzistence vám umožňuje udržovat stálost tělesné homeostázy.
Funkce inzulínu
Inzulin tvoří některé z mechanismů fermentace v buňkách a podporuje metabolismus. Když se uvolní, zvyšuje příjem a využití glukózy tkáněmi, její ukládání svaly, játry a tukovou tkání.
Jeho hlavním účelem je dosažení normoglykémie. K tomu je potřeba někam distribuovat glukózu, takže inzulín zvyšuje schopnost buněk absorbovat glukózu, aktivuje enzymy pro její glykolýzu, zvyšuje intenzitu syntézy glykogenu, který jde do jater a svalů, snižuje glukoneogenezi v játrech, v které zásoby glukózy v játrech klesají.
Anabolické funkce
Anabolické funkce zahrnují:
- Zvýšení schopnosti buněk zachytit aminokyseliny (leucin a valin).
- Zvýšení přísunu minerálů do buněk - K, Ca, Mg, P.
- Aktivace syntézy proteinů a duplikace DNA.
- Účast na tvorbě esterů (esterifikace) z mastných kyselin nezbytných pro vznik triglyceridů. Antikatabolická funkce.
- Snížení rozkladu bílkovin blokováním procesu jejich rozkladu na aminokyseliny (hydrolýza).
- Snižuje rozklad lipidů (lipolýzu, která normálně uvolňuje mastné kyseliny do krve).
Eliminace (odstranění) inzulinu
Tento proces probíhá v játrech a ledvinách. Více než polovina je vylučována játry. Existuje zde speciální enzym – inzulináza, která inaktivuje inzulin tím, že ničí jeho strukturní vazby na aminokyseliny. 35 % inzulinu se rozkládá v ledvinách. K tomuto procesu dochází v lysozomech epitelu renálních tubulů.
Inzulin může zvýšit nebo snížit produkci. Vyskytuje se u různých patologií. Pokud taková porušení trvají déle, vyvinou se nevratné změny v životně důležitých systémech těla.
Interakce mezi glukózou a inzulínem
Glukóza je všudypřítomná sloučenina v tělesných tkáních. Téměř všechny sacharidy, které přicházejí s jídlem, jsou přeměněny na něj. Nejdůležitější vlastností glukózy je sloužit jako zdroj energie, zejména svaly a mozek okamžitě zaznamenají její nedostatek.
Aby v buňkách nebyl nedostatek glukózy, je potřeba inzulín. Funguje jako klíč pro buňky. Bez něj nemůže glukóza vstoupit do buněk, bez ohledu na to, kolik cukru sníte. Na povrchu buněk jsou speciální proteinové receptory pro vazbu na inzulín.
Hormon milují zejména myocyty a adipocyty (tukové buňky) a nazývají se inzulín-dependentní. Tvoří téměř 70 % všech buněk. Zajišťují procesy dýchání, krevní oběh, pohyb. Například sval bez inzulínu nebude fungovat.
Biochemie inzulínové neutralizace glukózy
Je to také mnohostranný proces, který se vyvíjí ve fázích. Jako první se okamžitě aktivují proteiny – transportéry, jejichž úlohou je zachytit molekuly glukózy a transportovat je přes membránu.
Buňka je nasycená cukrem. Část glukózy je odeslána do hepatocytů, kde se přemění na glykogen. Jeho molekuly již míří do jiných tkání. Co způsobuje nedostatek inzulínu v těle.
Nedostatek syntézy inzulínu způsobuje diabetes 1. typu. Pokud je produkce hormonu dostatečná, ale buňky na něj nereagují kvůli objevení se inzulinové rezistence u nich, rozvíjí se diabetes 2. typu.
Klasifikace inzulinových přípravků
Jsou kombinované a jednodruhové. Ty obsahují extrakt ze slinivky břišní jednoho zvířete.
Kombinovaný - kombinuje výtažky ze žláz několika živočišných druhů. Dnes téměř nepoužívaný.
Podle původu nebo druhu používají inzulin lidé a prasata, skot nebo velryby. Liší se v některých aminokyselinách. Nejpreferovanější po člověku je vepřové maso, liší se pouze jednou aminokyselinou.
V Rusku se inzulín z dobytka nepoužívá (liší se o 3 aminokyseliny).
Podle stupně čištění může být inzulín tradiční (obsahuje nečistoty jiných pankreatických hormonů), monopeak (MP) - dodatečně filtrovaný na gelu, nečistot v něm není více než 1•10−3, jednosložkový (MK) - vzestupně. Poslední je nejčistší - 99% čištění (1•10−6 nečistot).
Inzulin se také liší nástupem, vrcholem a délkou účinku – může být ultrakrátký, krátký, střední aprodloužený - dlouhý a extra dlouhý. Volba je na lékaři.
Jak doplnit inzulin
Metody chirurgické a fyzické obnovy nebyly dosud vytvořeny. Inzulin je možné použít pouze v injekcích. PSSP mohou také podpořit vyčerpanou slinivku – snižují hyperglykémii. Někdy může být inzulinová terapie doplněna HRT – to jsou medikamentózní metody.
Je ale dost improvizovaných způsobů, jak ovlivnit produkci inzulinu: dieta se sníženým množstvím sacharidů, což znamená fragmentaci výživy a stravování zároveň, frekvence příjmu je 5-6x za den. Je užitečné používat koření, vyhýbat se jednoduchým sacharidům a přejít na komplexní s nízkým GI, zvýšit ve stravě vlákninu, zelený čaj a více mořských plodů, správné bílkoviny a bylinnou medicínu. Doporučují se aerobní cvičení a jiná mírná fyzická aktivita, a to je odklon od hypodynamie, obezity, protože, jak víte, fyzická cvičení pomáhají vyhnout se mnoha problémům.
