Химический состав гормона роста

Что такое инсулин

Сахарный диабет – это тяжелое заболевание, от которого страдает огромное количество человек на планете. Самое ужасное в том, что среди них находятся не только взрослые и пожилые люди, но и дети. И для лечения этого недуга часто больным назначают инсулиновые инъекции, которые вводятся подкожно несколько раз в день. Но что такое инсулин и для чего он нужен нашему организму? Об этом и многом другом вы сейчас и узнаете.

Общая информация

Инсулин представляет собой гормон белкового происхождения, синтезом которого занимается поджелудочная железа. Более подробно о процессе синтеза гормона читайте в этой статье. Его продуцирование усиливается ровно в тот момент, когда в крови происходит резкий скачок уровня глюкозы. Происходит это, как правило, сразу же после того, как человек прекращает прием пищи.

Но сразу же стоит отметить, что все продукты по-разному воздействуют на уровень сахара в крови. Некоторые из них провоцируют резкое его повышение выше нормы, другие же увеличивают концентрацию глюкозы в крови медленно и не намного.

Этот процесс является сложным, так как для начала инсулину требуется образовать много жира, который и является непосредственным участником в формировании запасов глюкозы в клетках организма. И когда этих запасов становится очень много, избыток глюкозы также начинает преобразовываться в жир, который затем откладывается на теле в виде жировых отложений.

Глюкоза – это углевод, который может быть как простым и сложным, так быстрым и медленным. Наиболее «опасными» для организма являются быстрые и простые углеводы, которые в течение короткого времени насыщают клетки глюкозой и приводят к ее преобразованию в жир. Такие углеводы содержатся во всех сладких и мучных продуктах, газировках и обычном сахаре. Они очень быстро повышают уровень глюкозы в крови и провоцируют усиление выработки инсулина, что и способствует ускорению формирования жира.

Но это все не дает понять полностью, что же такое инсулин гормон. Поэтому рассмотрим его более подробно.

Натуральный инсулин

Как уже было сказано выше, инсулин представляет собой гормон, который естественным образом вырабатывается в организме поджелудочной железой. Как только человек поел, употребленные им углеводы практически мгновенно распадаются на глюкозу, которая является главным источником энергии для организма.

Чтобы его не растерять, в работу включается инсулин, который пополняет запасы энергии в клетках. Но этот процесс требует также участия и других гормонов, помогающих инсулину выполнять свои обязанности. В их роли выступает глюкагон и амилин.

При недостатке одного из этих гормонов процесс скопления глюкозы в клетках нарушается. Организм начинает испытывать дефицит энергии и пытается его компенсировать за счет сжигания жировых клеток. Поэтому человек, у которого имеются такие проблемы, начинает очень быстро худеть, несмотря на то, что в пищу употребляет много углеводов и жиров.

При этом происходит резкий скачок сахара в крови, который приводит к развитию гипергликемии. Это состояние является весьма опасным, так как может стать причиной возникновения комы с последующим наступлением летального исхода.

Из-за чего может быть нарушена выработка инсулина поджелудочной железой? Причин тому очень много. Это и врожденные аномалии в строении органа, и приобретенные патологии, которые приводят к повреждению его клеток, а также и сторонние факторы, оказывающие серьезные нагрузки на железу, в результате которых она «устает» и перестает вырабатывать инсулин в нужном количестве.

Химическая формула

Гормон поджелудочной железы инсулин имеет сложное молекулярное строение. Но оно уже давно известно нашим ученым, благодаря чему они научились добывать его синтетическим путем, создавая все новые и новые лекарственные препараты для лечения сахарного диабета у взрослых и детей.

Говоря о химическом составе инсулина, следует отметить, что он содержит в себе аминокислоты и представляет своего рода пептидный гормон, имеющий две пептидные цепи, в формировании которых принимают участие аминокислотные остатки (их около 51 шт.). Пептидные цепи соединяются между собой дисульфидными мостиками, которые условно обозначают «А» и «В». Первый мостик включает в себя 21 аминокислотный остаток, второй – 30.

Следует отметить, что сама структура гормона человека значительно отличается от инсулина животных, например, от гормона обезьяны, которая, казалось бы, намного ближе человеку, чем другие создания. Наиболее схожим с человеческим инсулином является гормон свиньи. Различия между ними заключаются лишь в отсутствии одного аминокислотного остатка в цепи «В».

Есть еще одно животное, в организме которого вырабатывается инсулин, который имеет схожее строение с гормоном человека. Это бык. Только у него отсутствует 3 аминокислотных остатка. Остальные животные, относящиеся к разряду млекопитающих, вырабатывают «свой» инсулин, и он по своей природе сильно отличается от человеческого.

Именно по этой причине для изготовления лекарственных препаратов часто используются материалы быка или свиньи. При этом нужно отметить, что именно инсулин животного происхождения лучше переносится больными, чем синтетические препараты, которые имеют практически одинаковое молекулярное строение с натуральным инсулином.

Инсулин и диабет

Как уже было сказано, инсулин отвечает за переработку и транспортировку глюкозы в клетки организма. Когда же происходят какие-либо сбои в работе гормона или его выработке, развивается такое заболевание, как сахарный диабет. Бывает он двух типов – 1 и 2.

При развитии СД1 выработка инсулина в организме либо снижается, либо полностью прекращается, что связано с нарушением целостности клеток поджелудочной железы. А при СД2 продуктивность этого гормона происходит в нормальном режиме, но по каким-то причинам клетки начинают терять к нему чувствительность и перестают вступать с ним в цепную реакцию. Поэтому организм не может использовать инсулин полноценно и также начинает откладывать его в крови.

И в первом, и во втором случае человек нуждается в применении лечебной терапии, так как при ее отсутствии в крови начинает скапливаться глюкоза, которая негативным образом сказывается на работе всего организма в целом.

В первую очередь от высокого уровня сахара в крови страдают:

• сердце (развивается ишемическая болезнь, повышается риск развития инфаркта и инсульта);
• головной мозг (клетки мозга повреждаются, работоспособность снижается, появляются проблемы со стороны ЦНС);
• сосудистая система (на стенках сосудов появляются бляшки);
• нервные волокна (у человека отмечается снижение чувствительности кожных покровов);
• органы зрения (повреждаются зрительные нервы, что становится причиной развития ретинопатии);
• почки (увеличивается риск развития нефропатии, почечной недостаточности и т.д.);
• кожные покровы (они плохо заживают, что приводит к появлению трофических язв и возникновению гангрены) и т.д.

Учитывая все эти осложнения, к которым может привести повышенный уровень сахара в крови, больным сахарным диабетом необходимо постоянно проводить мероприятия по его нормализации. И для этого требует инсулин, который мгновенно расщепляет глюкозу, попадающую в организм вместе с пищей.

Следует отметить, что когда этот гормон вырабатывается естественным образом, он сначала проникает в желудок и переваривается в нем вместе с другими веществами, а только затем попадает в кровоток. Поэтому чтобы улучшить многочисленные действия гормона, врачи рекомендуют его вводить подкожным путем. Так он сразу же проникает в кровоток, где и начинает выполнять свои функции.

Также необходимо сказать, что организм каждого человека индивидуален и имеет свои особенности. Причины, по которым у человека развивается сахарный диабет, также различны, да и образ жизни, который он ведет, играет немаловажную роль в лечении этого недуга. И благодаря тому, что наука сделала немало шагов в своем развитии, она предлагает человечеству более 30 различных форм инсулина, которые позволяют подобрать препарат для каждого больного.

Естественно, что характеристика этих препаратов различна, да и действуют они все по-своему. Некоторые из них имеют быстрое действие, но действуют мало времени, другие же начинают работать только спустя несколько часов после введения, но обеспечивают поддержку уровня сахара в крови в нормальных пределах на протяжении всего дня.

Разновидности гормона

Говоря о том, какой бывает инсулин, следует отметить, что он различается по скорости своего действия. Поэтому его условно подразделяют на:

• быстродействующий;
• короткий;
• средний;
• длительный.

Быстродействующий инсулин начинает работать уже спустя 5 минут после введения и позволяет снизить уровень сахара в крови до нормальных значений за 10-15 минут. Максимальный эффект от его введения достигается спустя час, однако и действие его заканчивается очень быстро. Введение быстродействующего инсулина рекомендуется осуществлять во время еды. В зависимости от тяжести течения болезни и общего состояния больного, быстродействующий гормон часто вводят вместе с инсулином длительного действия.

Гормон короткого действия начинает работать спустя 30 минут после введения. Осуществлять поставку инъекции можно как перед едой, так и во время употребления пищи. Несмотря на то что действовать этот инсулин начинает на 25 минут позже, чем быстродействующий, он обеспечивает поддержание уровня сахара в крови в нормальных пределах гораздо дольше.

Инсулины среднего действия часто используются с препаратами быстрого или короткого действия. Таким образом достигается максимальная эффективность лекарства, а уровень сахара в крови удерживается в пределах нормы около 6-8 часов.

А вот инсулины длительного действия считаются наиболее эффективными, так как их достаточно ставить всего 1-2 раза в сутки, чтобы обеспечить нормальные показатели уровня глюкозы в крови. Ставят такие инъекции, как правило, утром натощак и в комплексе с инсулинами короткого действия.

Препараты, которые перед введением смешиваются друг с другом, вводятся не более 2 раз в день. Причем постановку инъекций осуществляют за 15-20 минут до употребления пищи. Но следует отметить, что каждый организм по-своему реагирует на введение препарата. Его действие напрямую зависит также от того, какой именно образ жизни ведет больной, занимается ли он спортом или нет, имеет вредные привычки или нет, и т.д. Именно поэтому инсулины подбираются строго в индивидуальном порядке, с учетом всех вышеописанных факторов.

Источники и структура

Выше уже было рассмотрено, как влияет инсулин на человеческий организм и какова его роль. Теперь остается поговорить о том, как же добывают этот гормон и какую структуру он имеет. Все препараты на его основе выпускаются в жидкой форме. Концентрация их может быть разной, но основной является U-100 на 1 мл.

В самом растворе инсулина содержатся также и другие элементы, которые обеспечивают защиту препарата от размножения в нем вредоносных бактерий и способствующие поддержанию кислотно-щелочного баланса.

Впервые синтетический инсулин был разработан в 1980 году. Его начали активно использовать для лечения сахарного диабета вместо препаратов животного происхождения. Но учитывая то, что синтетические средства не всеми пациентами переносятся хорошо, инсулины животного происхождения также активно применяются в медицинской практике и по сей день.

Способы применения и виды

При развитии сахарного диабета 1 типа у женщин и мужчин всегда назначается курс лечения инъекциями инсулина. При этом врачом определяется индивидуальная дозировка, которая обеспечит нормализацию уровня сахара в крови у пациента с учетом его особенностей. Схема введения инсулина также вырабатывается индивидуально. Вводиться он может от 2 до 6 раз в сутки.

Оптимальным считается введение инсулина 4 раза в сутки. Это позволяет снизить вероятность развития осложнений и резкого ухудшения самочувствия больного. При этом используются различные способы введения этого препарата. Среди них наиболее распространенными являются:

• Шприц . Это не обычный шприц, который используется для внутримышечного введения инъекций. Он имеет маленькую иглу и тонкий стержень, благодаря чему инъекции становятся безболезненными и простыми в постановке. Вводятся они в различные участки тела – бедра, плечи, живот, ягодицы и т.д. Но во всех случаях нужно соблюдать одно главное правило – введение препарата должно происходить подкожно, а не внутримышечно.
• Шприц-ручка . Наиболее удобный вариант постановки инъекций инсулина. Такой шприц имеет специальную шкалу, при помощи которой удобно дозировать препарат. Некоторые разновидности шприц-ручек имеют картриджи и курок, которые облегчают процесс введения лекарства. Справляться с таким устройством могут даже дети.
• Помпа . Еще один удобный и небольшой аппарат, который всегда можно носить с собой. Введение препарата осуществляется через равные промежутки времени посредством катетера, который устанавливается в районе живота. К катетеру присоединяется небольшая трубочка, через которую и вводится препарат.

Эффект от введения инъекций

Инсулин представляет собой вещество, который принимает участие практически во всех обменных процессах, происходящих в организме. Он выступает в роли биокатализатора и обеспечивает насыщение клеток и тканей организма глюкозой. Помимо этого, данное вещество способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах, без которого также невозможны многие процессы.

Также инсулин обеспечивает повышение проницаемости биологических мембран для аминокислот и ионов, способствуя быстрому их потреблению клетками организма. Более того, данный гормон принимает активное участие в окислении фосфорилиров, необходимых для метаболизма глюкозы.

Глюкоза находится в интерстициальной жидкости клеток, а глюкогексокиназ внутри самих клеток. Когда они начинают взаимодействовать с инсулином, повышается проницаемость мембранных оболочек клеток, благодаря чему глюкоза успешно внедряется в цитоплазму клеток. При этом основная его задача заключается в ингибировании активности глюкозы-6-фосфатазы, которая катализирует гликогенолиз.

Механизм действия инсулина сложен, понять его человеку, далекому от науки и медицины, не так-то просто. Но следует отметить, что без него, действительно, не могут происходить многие процессы в организме. И когда резистентность к инсулину снижается или он перестает вырабатываться в организме, организм перестает потреблять глюкозу, что и приводит к повышению уровня сахара в крови. А это, в свою очередь, влечет появление таких симптомов:

• учащенное мочеиспускание и повышение суточного количества выделяемой мочи до 6-10 л;
• повышение уровня сахара в крови натощак до 6,7 ммоль/л и выше;
• глюкозурия (до 10-12%);
• уменьшение уровня гликогена в мышечных тканях и самой печени;
• нарушение белкового обмена;
• липидемия, которая характеризуется повышением уровня жиров в крови из-за нарушения процессов окисления;
• повышение уровня кетоновых тел в крови (ацитоз).

При недостатке инсулина в организме в работу включаются антагонисты, которые имеют противоположное ему действие. При этом повышается не только концентрация глюкозы в крови, но и аминокислот, а также свободных жирных кислот. Из-за этого у пациента начинают развиваться такие заболевания, как артериосклероз и ангиопатия.

Когда инсулин высвобождается из клеток поджелудочной, он вступает в цепную реакцию с клетками организма. После того как он проникает в них, он начинает свое действие, которое направлено на стимуляцию движения глюкозы и утилизацию жира.

Как уже было сказано выше, от выработки инсулина напрямую зависит синтез гликогена, который угнетает перевод аминокислот в глюкозу. По этой причине врачи рекомендуют делать инъекции инсулина сразу же после активных физических нагрузок, так как это благоприятно сказывается на росте мышечной ткани.

Нормальными показателями уровня глюкозы в крови у взрослого человека принято считать 3,3–5,5 ммоль/л. Если эти цифры ниже, то речь идет о гипогликемии, если выше – гипергликемии. Как бы это ни было странно, но гипогликемические состояния также свойственныи для диабетиков. Возникают они по разным причинам – несвоевременной постановке инъекции или чрезмерных физических нагрузок.

Но и гипогликемия, и гипергликемия являются очень опасными состояниями, так как они могут вводить человека в кому, при которой клетки головного мозга начинают испытывать кислородное голодание. А при дефиците кислорода она повреждаются, что негативным образом сказывается не только на функциональности головного мозга, но и на работоспособности всего организма.

Следует отметить, что уровень глюкозы в крови может повышаться не только у диабетиков на фоне недостаточной секреции инсулина, но и у совершенно здоровых людей. Происходит это, как правило, после употребления пищи. Высокий уровень глюкозы в данном случае может наблюдаться в течение нескольких часов, но потом уровень должен нормализоваться. Если же это происходит гораздо позже и наблюдается постоянно, то это серьезный повод, чтобы посетить врача и сдать все необходимые анализы на предмет выявления сахарного диабета. Помните, чем раньше он будет диагностирован, тем выше вероятность того, что вы сможете предотвратить развитие на его фоне осложнений.

Источник статьи: http://sosudy.info/insulin-chto-takoe

Инсулиновый рецептор

Биологические ритмы секреции инсулина

О циркадных ритмах секреции инсулина позволяет судить использование “Биостатора” и инсулинового клэмпа. При использовании “Биостатора” подающего в вену больных диабетом с абсолютной недостаточностью, инсулин в соответствии с уровнем глюкозы в крови, обнаружено повышение глюкозы ранним утром (феномен рассвета). Для позднего послеполуденного времени (приблизительно между 15 и 2 часами) характерен снижение уровня глюкозы.

Использование инсулинового клэмп-метода, предусматривающего введение глюкозы по потребности, исходит из того, что скорость введения глюкозы отражает чувствительность к инсулину. Самая низкая скорость отмечалась в 8 часов 31 мин, а самая высокая в 19 часов 4 минуты. авторы заключают, что чувствительность к инсулину снижается ночью, повышается днем. Исследователи утверждают, что циркадный ритм секреции инсулина не связан с уровнем глюкозы и инсулина в крови, клиренсом инсулина, физическими нагрузками, приемом пищи и сном. Показана отрицательная корреляция между колебаниями скорости введения глюкозы и колебаниями продукции глюкозы печенью, обусловленной изменением уровня СЖК и кортизола.

Фенотипическим признаком функции является колебательный тип секреции В-клеток. У здоровых лиц он наблюдается только натощак и полностью прекращается уже при повышении концентрации глюкозы до 6 ммоль/л. Базальная секреция инсулина у человека колеблется с периодичностью от 8 до 14 минут, с амплитудой колебаний 1,6 mед/мл, при средних значениях 4,6 mед/мл. пульсовая секреция четко коррелирует с колебаниями уровней С-пептида, глюкагона и секретина.

Первая, ранняя фаза длится около 10 минут, характеризуется пиковым выбросом около 5-7% внутриостровкового содержания инсулина, связана с пулом немедленного реагирования. Его обеспечивают гранулы, прилегающие к мембране В-клетки. Во вторую фазу секреция инсулина происходит постепенно, составляет 93-95% запасов инсулина. Для его выделения необходима АТФ-зависимая мобилизация инсулинсодержащих гранул, перемещающихся постепенно в первый пул с последующим экзоцитозом. В норме в результате первой фазы высвобождается 50-100 секреторных гранул инсулина, а в результате второй фазы β-клетка высвобождает около 40 гранул в минуту. На пике ранней инсулиновой секреции β -клетка высвобождает гранулы с интервалом в 3 секунды, в медленную фазу секреции этот период удлиняется до 10 секунд. Таким образом первая фаза секреции способствует быстрому насыщению клетки субстратами.

Ранний пик секреции инсулина играет огромную роль в обеспечении нормального метаболизма глюкозы, хотя составляет всего 10% от всего секретируемого за сутки инсулина. Это способствует быстрому поступлению веществ в клетки. У больных ИНСД и их родственников 1 степени родства, а также у лиц с нарушенной толерантностью к глюкозе были зафиксированы нарушения ранней фазы и пульсирующего характера секреции. Это нарушение секреции инсулина принято считать метаболическим маркером развития заболевания. Исчезновение раннего пика может быть зафиксировано в доклиническом периоде у лиц из группы высокого риска. Люди с ожирением возвращаются к колебательному типу секреции инсулина после потери массы тела.

Синтез

Синтез инсулина в клетке в упрощенной схеме выглядит так:

1. Бета-клетки образуют инсулиновое вещество, которое направляется в аппарат Гольджи клетки. Здесь оно дополнительно подвергается обработке.
2. Комплекс Гольджи — такая структура клеточной мембраны, которая накапливает, синтезирует, а затем и выводит нужные соединения через мембрану.
3. Трансформация всех этапов и приводит к появлению дееспособного гормона.
4. Теперь инсулин упаковывается в специальные секреторные гранулки. Хранится до востребования и дозревает. В гранулах хранятся еще С-пептид, ионы цинка, амилин и остатки проинсулина. Синтез и секреция инсулина начинаются во время приема пищи: поступают пищеварительные ферменты, полностью готовая гранула сливается с клеточной мембраной, и ее содержимое полностью выдавливается из клетки в кровь.
5. Когда развивается гипергликемия, инсулин уже на подходе – освобождается и начинает действовать. Он просачивается в капилляры поджелудочной железы, которых здесь масса, они пронизывают железу насквозь.

Регуляция синтеза инсулина происходит за счет глюкозосенсорной системы бета-клеток. Она полностью регулирует равновесие между поступлением сахара и выработкой инсулина.

Резюме: синтез инсулина в организме активируется при гипергликемии. Но инсулин во время еды только повышается, но вырабатывается он круглосуточно.

Не только глюкозой осуществляется регуляция синтеза и секреции инсулина. Во время еды имеют место и дополнительные стимулы: содержащиеся в пище белки (аминокислоты лейцин и аргинин), эстрогены и холецистокинин, ионы К, Са, жирные кислоты от жиров. Уменьшение секреции инсулина отмечается при повышении в крови антагониста инсулина – глюкагона. Он производится в тех же панкреатических островках, но в альфа-клетках. Роль глюкагона в расщеплении и расходе гликогена. Последний при этом преобразуется в глюкозу. Со временем (с возрастом) сила и активность панкреатических островков падает, что становится заметно после 40 лет.

Недостаток синтеза инсулина вызывает необратимые изменения многих органов и систем. Норма инсулина в крови у взрослого составляет 3-25 мкЕ/мл, после 58-60 лет — 7-36 мкЕ/мл. Также инсулин всегда повышен у беременных.

Кроме регулирования гипергликемии, инсулин имеет анаболическую и антикатаболическую функцию. Иначе говоря, оба эти процесса – участники метаболизма. Один из них активизирует, другой тормозит процесс метаболизма. Их согласованность позволяет сохранять постоянство гомеостаза организма.

Классификация препаратов инсулина

Они бывают комбинированными и одновидовыми. Последние содержат экстракт поджелудочной одного животного.

Комбинированные — сочетают экстракты желез нескольких видов животных. Практически не применяются на сегодня.

По происхождению или видовому признаку инсулин используют человеческий и свиной, крупного рогатого скота или китовый. Они различаются некоторыми аминокислотами. Самый предпочтительный после человеческого – свиной, отличается всего одной аминокислотой.

В России инсулин от крупного рогатого скота не применяют (отличается 3 аминокислотами).

По степени очистки инсулин бывает традиционный (содержит примеси других гормонов поджелудочной), монопиковый (МП) – отфильтрован дополнительно на геле, примесей в нем не более 1•10−3, монокомпонентный (МК) — по восходящей. Последний — самый чистый – 99% очистки (1•10−6 примесей).

Также инсулин различается по началу, пику и длительности действия – он бывает средний и пролонгированный – длительный и сверхдлительный. Выбор остается за врачом.

Структура

Первоначально транскрипты альтернативных вариантов сплайсинга гена INSR транслируются с образованием одного из двух мономерных изомеров: IR-A, в котором вырезан экзон 11, и IR-B, в котором есть экзон 11. Включение экзона 11 приводит к добавлению 12 аминокислот выше фурина в сайте протеолитического расщепления.

Схема цветного кодирования инсулинового рецептора

При димеризации рецептора, после протеолитического расщепления α- и β-цепей, дополнительные 12 аминокислот остаются на С-конце α-цепи (обозначенной αCT), где они предположительно влияют на взаимодействия рецептора и лиганда[5].

Каждый изомерический мономер структурно разбит на 8 различных доменов; домен лейцин-обогащённых повторов (L1, остатки 1-157), регион, богатый цистеином (CR, остатки 158—310), дополнительный домен лейцин-обогащённых повторов (L2, остатки 311—470), три типа доменов фибронектина III; FnIII-1 (остатки 471—595), FnIII-2 (остатки 596—808) и FnIII-3 (остатки 809—906). Кроме того, вставной домен (ID, остатки 638—756), находящийся в пределах FnIII-2, содержащий сайт расщепления α/β фурина, протеолиз которого действуют как в IDα- так и IDβ-доменах. В β-цепи ниже области FnIII-3 находится трансмембранная спираль и внутриклеточная околомембранная область, непосредственно выше внутриклеточного каталитического тирозинкиназного домена, ответственного за активацию внутриклеточных сигнальных путей[6].
При расщеплении мономера на соответствующие α- и β-цепи рецептор гомо- или гетеродимеризуется через ковалентно дисульфидную связь, а между мономерами в димере образуется две дисульфидные связи, идущие от каждого α-цепи. Общая структура 3D эктодомена[en], обладает четырьмя сайтами связывания лиганда, напоминает перевернутую V. Каждый мономер поворачивается примерно 2 раза вокруг оси, проходящей параллельно перевернутой V, L2 и FnIII-1 доменам от каждого мономера, формирующего вершину перевернутой V[6].

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.

Правила употребления инсулина

Схема введения препарата и самая подходящая доза должна устанавливаться компетентным лечащим врачом с учетом всех особенностей человека с сахарным диабетом. Также должен быть рассмотрен характер протекания заболевания и актуальное состояние здоровья.

Цена инсулина составляет примерно 600-700 рублей. Этот препарат нужно использовать исключительно под врачебным контролем.

Механизмы действия гормона инсулин ясны современной медицине. Для лечения людей с сахарным диабетом используются препараты, соответствующие определенной классификации.

Выделяют такие типы инсулин:

1. Быстродействующий инсулин. Эффект от такого вещества проявляется уже через 5 минут после введения. Максимальный результат есть через час. Действие такого инсулина быстро сходит на него. Его употребляют при приема пищи,
2. Инсулин короткого действия. Человек чувствует действие гормона через полчаса. Инсулин должен быть введен до еды,
3. Инсулин средней длительности. Этот вид препарата нужно использовать вместе с инсулином короткого действия либо быстродействующим вариантом. Таким образом, будет достигнут продолжительный эффект,
4. Инсулин длительного действия. Вводится в утреннее время и действует на протяжении суток. Его можно применять в комплексе с быстродействующим или инсулином короткого действия.

Сейчас людям с сахарным диабетом доступно несколько способов употребления инсулина. Гормон можно вводить через шприц с тонкими современными иглами. Таким образом, можно осуществлять быстрые и безболезненные инъекции. Такая игла вводится в жировую ткань либо в такие части тела:

• под кожу,
• в область живота,
• ягодицы,
• плечи,
• бедра.

Вместе с инсулином могут продавать шприц-ручку, которая оснащена шкалой дозировки. Во многих случаях у такого приспособления есть встроенный картридж.

Гормон также может вводиться через иглу, но выполняется укол с помощью курка, а не поршня. Такой аппарат удобно использовать детям, которым приходится выполнять самостоятельное введение препарата.

Помпа дает возможность регулярно вводить инсулин подкожно. Как правило, приспособление используется для района живота. Через нужные временные отрезки помпа направит инсулин в организм по трубке. Помпа это популярное приспособление, позволяющее отменить необходимость использования инъекций.

Но этот метод все-таки вызывает некоторый дискомфорт. Поэтому большое количество ученых работает над тем, чтобы открыть более удобные способы введения инсулина. Ранее проходил процесс популяризации введения гормона при помощи дыхания, но это не возымело успеха.

В настоящее время продажи таких приспособлений запрещены. Продолжается деятельность по созданию особых спреев и специальных пластырей, которые бы позволили вводить гормон инсулин через ротовую полость. Однако, такие аппараты пока не доступны для широкого применения.

Чтобы инсулин продленного действия всосался в кровь за короткое время, его нужно вводить в живот. Определенная часть людей предпочитает делать уколы в плечо. Также часто люди с сахарным диабетом вводят инсулин в ягодицы и бедра. Следует помнить, что в данные области препарат нужно вводить очень медленно.

Понимая механизмы действия гормона инсулин, нужно регулярно производить инъекции одним и тем же способом в одну и ту же область тела. Но для того, чтобы не возникло болезненных и видимых уплотнений, нужно иногда изменять участок тела, в который будет вводиться инсулин. Чаще всего места для уколов чередуются по кругу.

При применении инсулина крайне важно постоянно выполнять мониторинг уровня сахара в крови. На этот фактор оказывают влияние: . рацион питания и время принятия пищи,
занятия спортом пациента,
переживание положительных или отрицательных эмоций,
особенности терапии других заболеваний.

• рацион питания и время принятия пищи,
• занятия спортом пациента,
• переживание положительных или отрицательных эмоций,
• особенности терапии других заболеваний.

Одинаковые факторы могут по-разному сказаться на протекании заболевания у разных людей либо на разных этапах жизни человека. Следует каждый день по несколько раз измерять уровень сахара в крови, чтобы полноценно контролировать текущую ситуацию и физическое состояние.

Чтобы проверить уровень глюкозы нужно взять кровь из пальца. На основе такого мониторинга делаются определенные выводы. От того, насколько в крови сконцентрирован сахар, рассчитывается схема по вводимому инсулину.

Нужно помнить, что сахарный диабет первого типа, обычно, продолжается на протяжении всей жизни.

Поэтому нужно систематически следить за своим физическим состоянием и поджелудочной железой, которая продуцирует инсулин.

Взаимодействие глюкозы и инсулина

Глюкоза – вездесущее соединение в тканях организма. Практически в нее превращаются любые поступающие с пищей углеводы. Важнейшее свойство глюкозы – служить источником энергии, особенно ее нехватку сразу отмечают мышцы и мозг.

Для того чтобы не было нехватки глюкозы в клетках, и нужен инсулин. Он выполняет роль ключа для клеток. Без него глюкоза в клетки проникнуть не может, сколько бы сахара вы ни ели. На поверхности клеток есть особые белковые рецепторы для связи с инсулином.

Особой любовью гормон пользуется у миоцитов и адипоцитов (жировые клетки), их и называют инсулинозависимыми. Они составляют почти 70% от всех клеток. Процессы дыхания, кровообращения, движения обеспечиваются ими. Например, мышца без инсулина работать не будет.

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.

Инсулин

Дополнительная, более подробная информация, об инсулине находится на следующей странице.

Строение

Представляет собой полипептид из 51 аминокислоты, массой 5,7 кД, состоящий из двух цепей А и В, связанных между собой дисульфидными мостиками.

Синтез

Синтезируется в клетках поджелудочной железы в виде проинсулина, в этом виде он упаковывается в секреторные гранулы и уже здесь образуется инсулин и С-пептид.

Регуляция синтеза и секреции

Активируют синтез и секрецию:

• глюкоза крови – главный регулятор, пороговая концентрация для секреции инсулина – 5,5 ммоль/л,
• жирные кислоты и аминокислоты,
• влияния n.vagus – находится под контролем гипоталамуса, активность которого определяется концентрацией глюкозы крови,
• гормоны ЖКТ: холецистокинин, секретин, гастрин, энтероглюкагон, желудочный ингибирующий полипептид,
• хроническое воздействие гормона роста, глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов.

Уменьшают: влияние симпато-адреналовой системы.

Механизм действия

После связывания инсулина с рецептором активируется ферментативный домен рецептора. Так как он обладает тирозинкиназной активностью, то фосфорилирует внутриклеточные белки — субстраты инсулинового рецептора. Дальнейшее развитие событий обусловлено двумя направлениями: MAP-киназный путь и фосфоинозитол-3-киназный механизмы действия (подробно).

При активации фосфоинозитол-3-киназного механизма результатом являются быстрые эффекты – активация ГлюТ-4 и поступление глюкозы в клетку, изменение активности «метаболических» ферментов – ТАГ-липазы, гликогенсинтазы, гликогенфосфорилазы, киназы гликогенфосфорилазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы и других.

При реализации MAP-киназного механизма (англ. mitogen-activated protein) регулируются медленные эффекты – пролиферация и дифференцировка клеток, процессы апоптоза и антиапоптоза.

Два механизма действия инсулина

Мишени и эффекты

Основным эффектом является снижение глюкозы в крови благодаря усилению транспорта глюкозы внутрь миоцитов и адипоцитов и активации внутриклеточных реакций утилизации глюкозы.

Печень

• активация ферментов гликолиза (гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы) и гликогеногенеза (гликогенсинтазы),
• подавление глюконеогенеза,
• усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП),
• повышение синтеза холестерина (активация ГМГ-SКоА-редуктазы),
• ускорение пентозофосфатного пути (активация глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы),
• торможение эффектов глюкагона (активация фосфодиэстеразы, разрушающей цАМФ).

Мышцы

• стимуляция транспорта глюкозы в клетки (активация ГлюТ-4),
• усиление синтеза гликогена (активация гликогенсинтазы),
• усиление транспорта нейтральных аминокислот в мышцы,
• стимулирование трансляции (рибосомальный синтез белков).

Жировая ткань

• стимулирование транспорта глюкозы в клетки (активация ГлюТ-4),
• активация синтеза липопротеинлипазы и перехода жирных кислот из ХМ и ЛПОНП в клетки,
• усиление синтеза жирных кислот через активацию ацетил-SКоА-карбоксилазы и индукцию синтеза пальмитатсинтазы,
• усиление синтеза триацилглицеролов через угнетение гормон-чувствительной-липазы.

Ряд эффектов инсулина заключается в изменении транскрипции генов и скорости трансляции ферментов, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток. Благодаря этому повышается синтез ферментов обмена углеводов (глюкокиназы и пируваткиназы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы), метаболизма липидов (АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы).

Патология

Гипофункция

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

Вы можете спросить или оставить свое мнение.

Виды гормона и продолжительность его действия

Кроме естественного инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой, некоторым людям приходится применять гормон в форме лекарственного препарата. Средство поступает в клетки путем выполнения соответствующих подкожных инъекций.

Продолжительность действия такого инсулина делится на 3 категории:

1. Начальный период, когда инсулин попадает в кровь пациента. В это время гормон имеет сахароснижающий эффект.
2. Пик. В этот период достигается максимальная точка снижения глюкозы.
3. Длительность. Этот промежуток длится дольше, чем предыдущие периоды. За это время уменьшается содержание в крови сахара.

В зависимости от продолжительности эффекта от инсулина, применяемый в медицине гормон может быть следующих видов:

1. Базальный. Он действует целые сутки, поэтому в день достаточно одной инъекции. У базального гормона отсутствует пик действия, он не понижает сахар на какое-то время, а позволяет поддерживать фоновое значение глюкозы в течение всего дня.
2. Болюсный. Гормон является более оперативным средством воздействия на значение в крови глюкозы. Попадая в кровь, он сразу производит необходимый эффект. Пик действия болюсного гормона приходится как раз на приемы пищи. Он используется пациентами диабета первого типа, чтобы скорректировать уровень сахара с помощью соответствующей дозы инъекции.

Дозировка инсулина не должна рассчитываться пациентами с диабетом самостоятельно. Если количество единиц гормона значительно превысит норму, то может случиться даже летальный исход. Спасти жизнь можно будет только в случае пребывания пациента в ясном сознании. Для этого нужно сделать инъекцию глюкозы еще до наступления диабетической комы.

Биологический синтез и строение инсулина

Гормон в форме препроинсулина синтезируется в особых бета-клетках островков Лангерганца, расположенных в поджелудочной железе. Общий объем островков составляет около 2% от общей массы железы. При снижении активности островков возникает дефицит синтезируемых гормонов, гипергликемия, развитие эндокринных заболеваний.

После отщепления от препроинсулина особых сигнальных цепочек, формируется проинсулин, который состоит из А и В цепочек с соединяющим С-петидом. По мере созревания гормона, протеиназы захватывают пептидную цепочку, которая замещается двумя дисульфидными мостами. Вызревание происходит в аппарате Гольджи и в секреторной грануле бета клеток.

Зрелый гормон содержит 21 аминокислоту в А цепочке и 30 аминокислот во второй цепи. Синтез занимает в среднем около часа, как и для большинства гормонов немедленного действия. Молекула отличается стабильностью, замещающие аминокислоты встречаются на малозначимых участках полипептидной цепочки.

Рецепторами, отвечающими за инсулиновый обмен, являются гликопротеиды, расположенные непосредственно на клеточной мембране. После захвата и выполнения обменных процессов, структура инсулина разрушается, рецептор возвращается на поверхность клетки.

Стимулом, провоцирующим выброс инсулина является повышение уровня глюкозы. При отсутствии специального белка — транспортера в плазме крови, период полужизни составляет до 5 минут. Необходимости в дополнительном белке для транспорта нет, поскольку гормоны попадают непосредственно в панкреатическую вену и оттуда в воротную. Печень – основная мишень для гормона. При попадании в печень, свой ресурс вырабатывает до 50% гормона.

Несмотря на то, что принципы действия с доказательной базой — собакой, с искусственно вызванным диабетом при удалении поджелудочной железы, были предъявлены в конце 19 века, на молекулярном уровне механизм взаимодействия продолжает вызывать бурные споры и не до конца изучен. Это относится ко всем реакциям с генами и гормональным обменом. Для лечения диабета свиной и телячий инсулин начал применяться в 20-х годах 20 века.

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 отличается высокой скоростью оказываемого действия, поэтому в течение часа с момента выработки синтезируется. Стимулом для производства гормона является поступление пищи с большим количеством углеводов, в результате чего происходит скачок в крови значения глюкозы.

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.

Что такое инсулин

Инсулин это особый гормон, участвующий в регуляции большинства химических процессов организма

Чтобы знать, какое лечение пойдет на пользу человеку, ему важно понимать механизм действия инсулина внутри организма, его синтез или биосинтез, принцип действия на каждый рецептор.

В частности, нужно раскрыть:

• особенности химических реакций, которые протекают с инсулином,
• виды препаратов с этим гормоном,
• требования к применению инсулина,
• методы введения,
• причины необходимости систематического слежения за физическим состоянием человека.

Инсулин продуцируется в организме человека естественным образом. При переваривании еды углеводы из продуктов трансформируются в глюкозу крови. Инсулин выступает основным поставщиком энергии в организме. Гормон вырабатывается в поджелудочной железе.

Гормону отведена важная роль в формировании глюкозы, в частности, формировании ее резерва. Вместе с инсулином в этом процессе принимают участие другие гормоны, например, амилин и глюкагон.

Инсулин выступает природным катализатором химических реакций, на которых базируется обмен веществ в организме. Данный гормон выполняет важный биохимический процесс: переход глюкозы в различные органы и ткани, превращая ее в гликоген.

Дефицит инсулина может стать причиной формирования сахарного диабета. Основными симптомами считается:

• обильное мочеиспускание (6-10 литров в сутки),
• постоянная жажда,
• состояние гиперкликемии,
• кетонемия,
• ненормальный обмен белков,
• серьезное снижение объема гликогена, который содержится в мышцах и печени,
• липидемия (увеличение жиров в составе крови),
• глюкозурия.

Инсулин активно воздействует на синтез гликогена, угнетая превращение аминокислот в глюкозу. Этим объясняется необходимость ввода инсулина сразу после того, как человека был занят физической работой.

Кроме прочего, инсулин участвует в обеспечении аминокислотами клеток, что дает рост вышечных волокон. Но иногда этот гормон негативно влияет на организм человека. Это выражается в депонировании триглицеридов, которые есть в жировой ткани. Так подкожно-жировая прослойка становится больше.

Это один из ключевых недостатков применения данного гормона.

Источник статьи: http://diabetnorma.ru/insulinovyj-receptor/