Анатомія та фізіологія інсуліну
Інсулін або "антидіабетичний гормон" єдиний гормон з гіпоглікемічною дією від тіла. Заслуга належить лікарю і вченому Ніколае Паулеску, хоча Нобелівська премія з медицини нагородила канадців Колліпа, Бантінга, Беста і Маклауда 2 роки потому, в 1923 році, за демонстрацію терапевтичної дії інсуліну при лікуванні діабету в людина [1]
Назва "інсулін" показує своє походження, а саме острови Лангерганса, але спочатку цей гормон називався "підшлункова залоза", ім'я, дане Паулеску в 1921 році.
Виробництво та вивільнення інсуліну
Інсулін виділяється ендокринний компонент підшлункової залози, який представлений приблизно 800 000-1 200 000 островами Лангерганса, що означає лише 1-2% від загальної маси підшлункової залози. [2]
Острови Лангерганса складаються з декількох типів клітин, кожна зі специфічністю виділення іншої сполуки. Однак першорядне значення належить В-клітинам (бета), які виділяють інсулін та амілін; ці клітини розташовані в центрі островів Лангерганса і є найчисленнішими, що становить близько 80% від загальної кількості клітин. Секретуються периферійні клітини А (альфа) глюкагон, секретуються С-клітини поліпептид підшлункової залози і нарешті секретуються D (дельта) клітини соматостатин.
Хімічно інсулін є поліпептид з молекулярною масою приблизно 6000 Da, який складається з двох ланцюгів амінокислот: ланцюга A, що складається з 21 амінокислоти, і ланцюга B, що складається з 30 амінокислот, ці два ланцюги зв’язані між собою двома дисульфідними містками . Синтез інсуліну відбувається в рибосомах бета-клітин, у формі попереднього проінсуліну; це велика молекула, що складається з 108 амінокислот, яка має 3 різні фрагменти. Першим з них є "сигнальний пептид", що складається з 23 амінокислот і який швидко від'єднується від молекули, решта 86 амінокислот загальною вагою 9000 Да, що представляє фрагмент, званий "проінсулін". Отримана в результаті молекула проінсуліну буде транспортуватися з рибосом (початковий сайт) в ендоплазматичний ретикулум, де вона пройде процес "упаковки", а потім дійде до апарату Гольджі, на якому рівні утворюються секреторні пухирці. У процесі дозрівання цих везикул молекула проінсуліну розщеплюється конвертазами (певний тип ферменту) до інсуліну (складається з 51 амінокислоти) та пептиду С (що складається з 33 амінокислот). [2. 3]
Найважливішим фізіологічним стимулом, що викликає секрецію інсуліну, є глюкоза. Він потрапляє в бета-клітину через транспортер глюкози, який називається GLUT 2, що призведе до активації гексокінази, яка вважається справжнім датчиком глюкози в крові, і її активація стимулюватиме вироблення АТФ (аденозинтрифосфату). Коли співвідношення АТФ/АДФ зростає, відбудеться деполяризація мембрани бета-клітин через закриття калієвих каналів. Це явище деполяризації призведе до автоматичного відкриття кальцієвих каналів, які залежать від напруги; отже, кальцій буде надходити в клітину, і в результаті відбуватиметься процес екзоцитозу інсуліновмісних гранул. [2] екзоцитоз являє собою вихід у позаклітинне середовище компонентів з везикулярних структур.
Отже, бета-клітина є поляризованою клітиною, вона має характеристики збудливої клітини, стимулом якої є підвищення рівня глюкози в плазмі крові, а метою є вивільнення інсуліну з секреторних пухирців.
Секреція інсуліну відбувається як на початковому рівні, так і після стимуляції, остання відбувається, коли глюкоза в крові (концентрація глюкози в крові) перевищує 80 мг/дл, досягаючи максимуму при рівнях вище 300 мг/дл. . [2. 3]
Тому можна констатувати, що секреція інсуліну має переривчастий, пульсуючий, коливальний характер. У нормальних людей без діабету інсулін виділяється паралельно рівню глюкози в плазмі крові.
З виділенням інсуліну у ворітній вені він також виділяється пептид С, що складається з 35 амінокислот. На відміну від пептиду С, інсулін досягає близько 50% у печінці, де він залишається в пастці, так що лише половина загальної кількості секретованого інсуліну досягає загального кровообігу. Однак пептид С не «секвеструється» в печінці, тому він досягне загального кровообігу. Оскільки інсулін та С-пептид секретуються в рівних еквімолекулярних кількостях, визначення рівня пептичного С у периферичній крові опосередковано, але достовірно відображає ендогенну секрецію інсуліну. [4]
Роль та значення інсуліну
Завдяки своїм життєво важливим, множинним і складним ролям інсулін по праву можна вважати справжнім "гормон життя". Основним призначенням інсуліну є регулювання рівня цукру в крові, У цьому сенсі це єдиний гіпоглікемічний гормон у всьому організмі. Інсулін діє на більшість клітин організму, за винятком певних типів клітин, таких як нервові клітини. [8]
Інсулін дозволяє засвоювати глюкозу м’язовими та жировими клітинами, тим самим сприяючи його використанню на периферійному рівні. Коли в крові надлишок глюкози, інсулін сприяє її накопиченню у вигляді глікогену печінки, так що він не досягає загального кровообігу, що спричинить ще більший приріст цукру в крові. Цей гормон він також виявляє високий рівень ліпідів у крові, ситуація, в якій це сприятиме переведенню жирів до жирового рівня, що призведе до відгодівлі. [6], [7]
Крім того, інсулін він також стимулює засвоєння амінокислот з кров’ю, сприяючи зростанню та розвитку клітин. [5]
На рівні серця сприяє постачанню кисню, поліпшення скорочувальної функції міокарда. Електролітично інсулін знижує вміст калію в крові, сприяє внутрішньоклітинному транспорту магнію та фосфатів, а також збільшує реабсорбцію натрію в нирках.
Дисбаланс секреції інсуліну
Гіперсекреція інсуліну
Гіпосекреція інсуліну
Гіпосекреція інсуліну є патологічним субстратом діабету. І діабет 1, і 2 типу мають спільного гіперглікемія, який, спричинений абсолютним або відносним дефіцитом інсуліну, пов'язаний із хронічним перебігом, викликаючи порушення не тільки метаболізму вуглеводів, але й інших метаболізмів: ліпідного, білкового, кислотно-основного, гідро-електролітного - все спричиняючи з часом пошкодження судин, серця, нервів, нирок, очей.
Дефіцит інсуліну створює гіперглікемічний контекст, ситуацію, коли виникає перебільшений осмотичний діурез, який клінічно виражається поліурією (виведення сечі в кількості 3000-5000 мл/добу, з знебарвленим зовнішнім виглядом, гіпохромним, але з високою щільністю, 1030-1040), що може супроводжуватися ніктурією (часте сечовипускання вночі), можливо енурез у дітей та нетримання у людей похилого віку. При дуже високому рівні глікемії також виникає глікозурія (виведення глюкози з сечею).
Гіперглікемія продовжує призводити до надмірних втрат води, електролітів (калію, натрію, кальцію, магнію), додаткових втрат, блювоти, надмірного потовиділення або лихоманки - відомо, що гарячка втрачає приблизно 350 мл води на градус Додатковий Цельсій.
Інші прояви, що відзначають гіперглікемію, спричинену гіпоінсулінемією, - це полідипсія (спрага), відчуття, яке підсилюється пристрастю протягом ночі, пацієнт відчуває «сухість» у роті, а також поліфагія (голод), яку часто важко помітити, оскільки вона виглядає суперечливою. зі зниженням ваги, що виникає внаслідок зневоднення та недоїдання азоту, шляхом протеолізу та ліполізу - ситуацій, що спричиняють неможливість використання глюкози як енергетичного субстрату. [9]