Механизм действия инсулина: биохимия и биосинтез гормона

Механизм действия инсулина

Механизм действия инсулина: биохимия и биосинтез гормона

Основное действие инсулина на мышечные и жировые клетки заключается в усилении транспорта глюкозы через мембрану клетки. Стимуляция инсулином приводит к увеличению скорости поступления глюкозы внутрь клетки в 20-40 раз.

При стимуляции инсулином наблюдается увеличение в 5-10 раз содержания транспортных белков глюкозы в плазматических мембранах при одновременном уменьшении на 50-60 % их содержания во внутриклеточном пуле.

Требующееся при этом количество энергии в виде АТР необходимо в основном для активации инсулинового рецептора, а не для фосфорилирования белка-транспортера. Стимуляция транспорта глюкозы увеличивает потребление энергии в 20-30 раз, тогда как для перемещения транспортеров глюкозы требуется лишь незначительное ее количество.

Транслокация транспортеров глюкозы к мембране клетки наблюдается уже через несколько минут после взаимодействия инсулина с рецептором, и для ускорения или поддержания процесса циклирования белков-транспортеров необходимо дальнейшее стимулирующее влияние инсулина.

Своё действие на клетки инсулин, как и другие гормоны, осуществляет через соответствующий белок-рецептор. Инсулиновый рецептор представляет собой сложный интегральный белок клеточной мембраны, состоящий из двух альфа-субъединиц (130 kDа) и двух бетта-субъединиц (95 кДа); первые расположены целиком вне клетки, на ее поверхности, вторые пронизывают плазматическую мембрану.

Рецептор к инсулину представляет собой тетрамер, состоящий из двух внеклеточных альфа-субъединиц, взаимодействующих с гормоном и связанных друг с другом дисульфидными мостиками между цистеинами 524 и триплетом Cys682, Cys683, Cys685 обеих альфа-субъединиц (см. рис. 5.

19, а), и двух трансмембранных бетта-субъединиц, проявляющих тирозинкиназную активность, связанных дисульфидным мостиком между Cys647 (альфа) и Cys872.

Полипептидная цепь альфа-субъединицы молекулярной массой 135 kDa содержит 719 аминокислотных остатков и состоит из шести доменов: двух содержащих лейциновые повторы доменов L1 и L2, цистеин-богатой области СR, где локализуется центр связывания инсулина, и трех фибронектиновых доменов типа III Fno, Fn1, Ins (домена внедрения)

Бетта-субъединица включает 620 аминокислотных остатков, имеет молекулярную массу 95 kDa и состоит из семи доменов: трех фибронектиновых доменов ID, Fn1 и Fn2, трансмембранного домена ТМ, примыкающего к мембране домена JM, тирозинкиназного домена ТК, С-концевого СТ. На рецепторе обнаружено два места связывания инсулина: одно с высоким сродством, другое с низким. Для проведения сигнала гормона в клетку необходимо связывание инсулина с центром высокого сродства.

Этот центр формируется при связывании инсулина из L1, L2 и CR доменов одной альфа-субъединицы и фибронектиновых доменов другой, при этом расположение альфа-субъединиц противоположно относительно друг друга, как это показано на рис. 5.19, с.

Рис. 5.19. Структура димера инсулинового рецептора: а — модульная структура инсулинового рецептора.

Вверху — альфа-субъединицы, связанные дисульфидными мостиками Cys524, Cys683 685 и состоящие из шести доменов: двух содержащих лейциновые повторы L1 и L2, цистеин-богатой области СR и трех фибронектиновых доменов типа III Fno, Fn1, ID (домена внедрения).

Внизу — бетта-субъединицы, связанные с альфа-субъединицей дисульфидным мостиком Cys647 Cys872 и состоящие из семи доменов: трех фибронектиновых доменов ID, Fn1 и Fn2, трансмембранного домена ТМ, примыкающего к мембране домена JM, тирозинкиназного домена ТК, С-концевого СТ; б — пространственное расположение рецептора, один димер изображен в цвете, другой белый, А — активирующая петля, противоположная месту связывания гормона, Х (красный) С-концевая часть альфа-субъединицы, Х (черный) N-концевая часть бетта-субъединицы, желтые шарики 1,2,3 — дисульфидные связи между остатками цистеина в положениях 524, 683 685, 647 872.

В отсутствие взаимодействия инсулина с центром высокого сродства рецептора альфа-субъединицы отодвинуты от бетта-субъединиц выступом (cam), являющимся частью CR домена, что препятствует контакту активирующей петли (А-loop) тирозинкиназного домена одной бетта-субъединицы с сайтами фосфорилирования на другой бетта-субъединице (рис. 5.20, б).

При связывания инсулина с центром высокого сродства инсулинового рецептора изменяется конформация рецептора, выступ более не препятствует сближению альфа- и бетта-субъединиц, активирующие петли ТК доменов взаимодействуют с сайтами фосфорилирования тирозинов на противоположном ТК домене, происходит трансфосфорилирование бетта-субъединиц по семи остаткам тирозина: Y1158, Y1162, Y1163 активирующей петли (это киназный регуляторный домен), Y1328, Y1334 СТ домена, Y965, Y972 JM домена (рис. 5.20, а), что приводит к повышению тирозинкиназной активности рецептора. В позиции 1030 ТК находится остаток лизина, входящий в каталитический активный центр — АТРсвязывающий центр. Замена этого лизина на многие другие аминокислоты путем сайтнаправленного мутагенеза уничтожает тирозинкиназную активность инсулинового рецептора, но не нарушает связывания инсулина. Однако присоединение инсулина к такому рецептору никакого действия на клеточный метаболизм и пролиферацию не оказывает. Фосфорилирование некоторых остатков серина-треонина, наоборот, снижает сродство к инсулину и уменьшает тирозинкиназную активность.

Известно несколько субстратов инсулинового рецептора: ИРС-1 (субстрат инсулинового рецептора), ИРС-2, белки семейства STAT (signal transducer and activator of transcription — переносчики сигнала и активаторы транскрипции подробно рассмотрены нами в Части 4 «Биохимические основы защитных реакций»).

ИРС-1 представляет собой цитоплазматический белок, связывающийся с фосфорилированными тирозинами ТК инсулинового рецептора своим SH2-доменом и фосфорилируемый тирозинкиназой рецептора немедленно после стимуляции инсулином.

От степени фосфорилирования субстрата зависит увеличение или уменьшение клеточного ответа на инсулин, амплитуда изменений в клетках и чувствительность к гормону. Повреждения гена ИРС-1 могут быть причиной инсулинзависимого диабета.

Пептидная цепь ИРС-1 содержит около 1200 аминокислотных остатков, 20 22 потенциальных центров фосфорилирирования по тирозину и около 40 центров фосфорилирования по серину-треонину.

Рис. 5.20.

Упрощенная схема структурных изменений при связывании инсулина с инсулиновым рецептором: а — изменение конформации рецептора в результате связывания гормона в центре высокого сродства приводит к смещению выступа, сближению субъединиц и трансфосфорилированию ТК доменов; б — в отсутствие взаимодействия инсулина с центром связывания высокого сродства на инсулиновом рецепторе выступ (саm) препятствует сближению альфа- и бетта-субъединиц и трансфосфорилированию ТК доменов. A-петля активирующая петля ТК домена, цифры 1 и 2 в кружочке дисульфидные связи между субъединицами, ТК — тирозинкиназный домен, С — каталитический центр ТК, set 1 и set 2 аминокислотные последовательности альфа-субъединиц, формирующие место высокого сродства инсулина к рецептору.

Фосфорилирование ИРС-1 по нескольким тирозиновым остаткам придает ему способность соединяться с белками, содержащими SH2-домены: тирозинфосфатазой syp, p85-субъединицей ФИ-3-киназы (фосфатидилинозитол-3-киназы), адапторным белком Grb2, протеинтирозинфосфатазой SH-PTP2, фосфолипазой С, GAP (активатором малых GTP-связывающих белков). В результате взаимодействия ИРС-1 с подобными белками генерируются множественные нисходящие сигналы.

Рис. 5.21. Транслокация белков-переносчиков глюкозы ГЛЮТ 4 в мышечных и жировых клетках из цитоплазмы в плазматическую мембрану под действием инсулина.

Взаимодействие инсулина с рецептором приводит к фосфорилированию субстрата инсулинового рецептора (ИРС), связывающего ФИ-3-киназу (ФИ3К), катализирующую синтез фосфолипида фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфата (PtdIns(3,4,5)P3). Последнее соединение, связывая плекстриновые домены (РН), мобилизует к клеточной мембране протеинкиназы PDK1, PDK2 и РКВ.

PDK1 фосфорилирует РКВ по Thr308, активируя ее. Фосфорилированная РКВ ассоциирует с везикулами, содержащими ГЛЮТ 4, вызывая их транслокацию в плазматическую мембрану, приводящую к усилению транспорта глюкозы внутрь мышечных и жировых клеток.

Стимулируемая фосфорилированным ИРС-1 фосфолипаза С гидролизует фосфолипид клеточной мембраны фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат с образованием двух вторичных мессенджеров: инозитол-3,4,5-трифосфата и диацилглицерина.

Инозитол-3,4,5-трифосфат, действуя на ионные каналы эндоплазматического ретикулума, высвобождает из него кальций.

Диацилглицерин действует на кальмодулин и протеинкиназу С, которая фосфорилирует различные субстраты, приводя к изменению активности клеточных систем.

Фосфорилированный ИРС-1 активирует также ФИ-3-киназу, катализирующую фосфорилирование фосфатидилинозитола, фосфати-дилинозитол-4-фосфата и фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата по положению 3 с образованием соответственно фосфатидилинозитол-3-фосфата, фосфатидилинозитол-3,4-дифосфата и фосфатидилинози-тол-3,4,5-трифосфата.

ФИ-3-киназа представляет собой гетеродимер, содержащий регуляторную (р85) и каталитическую (р110) субъединицы. В регуляторной субъединице есть два SH2-домена и SH3-домен, поэтому ФИ-3-киназа с высоким сродством присоединяется к ИРС-1.

Образовавшиеся в мембране производные фосфатидилинозитола, фосфорилированные по положению 3, связывают белки, содержащие так называемый плекстриновый (РН) домен (домен проявляет высокое сродство к фосфатидилинозитол-3-фосфатам): протеинкиназу PDK1 (фосфатидилинозитид-зависимую киназу), протеинкиназу В (РКВ).

Протеинкиназа В (РКВ) состоит из трех доменов: N-концевого плекстринового, центрального каталитического и С-концевого регуляторного. Плекстриновый домен необходим для активации РКВ.

Связавшись с помощью плекстринового домена вблизи клеточной мембраны, РКВ сближается с протеинкиназой PDK1, которая через свой плекстриновый домен также локализуется вблизи клеточной мембраны. PDK1 фосфорилирует Thr308 киназного домена РКВ, что приводит к активации РКВ.

Активированная РКВ фосфорилирует киназу 3 гликогенсинтазы (по положению Ser9), вызывая инактивацию фермента и тем самым процесс синтеза гликогена.

Фосфорилированию подвергается также ФИ-3-фосфат-5-киназа, действующая на везикулы, в которых белки-переносчики ГЛЮТ 4 хранятся в цитоплазме адипоцитов, вызывая перемещение транспортеров глюкозы к клеточной мембране, встраивание в нее и трансмембранный перенос глюкозы в мышечные и жировые клетки (рис. 5.21).

Инсулин не только влияет на поступление глюкозы в клетку с помощью белков-переносчиков ГЛЮТ 4. Он участвует в регуляции метаболизма глюкозы, жиров, аминокислот, ионов, в синтезе белков, оказывает влияние на процессы репликации и транскрипции.

Влияние на метаболизм глюкозы в клетке осуществляется путем стимулирования процесса гликолиза с помощью повышения активности ферментов, участвующих в этом процессе: глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы, гексокиназы.

Инсулин посредством аденилатциклазного каскада активирует фосфатазу, дефосфорилирующую гликогенсинтазу, что приводит к активации синтеза гликогена (рис. 5.22) и ингибированию процесса его распада.

Ингибируя фосфоенолпируваткарбоксикиназу, инсулин тормозит процесс глюконеогенеза.

Рис. 5.22. Схема синтеза гликогена.

В печени и жировой ткани под действием инсулина стимулируется синтез жиров путем активации ферментов: ацетилСоА-карбоксилазы, липопротеинлипазы. При этом распад жиров тормозится, так как активируемая инсулином фосфатаза, дефосфорилируя гормончувствительную триацилглицеринлипазу, ингибирует этот фермент и концентрация циркулирующих в крови жирных кислот уменьшается.

В печени, жировой ткани, скелетных мышцах, сердце инсулин влияет на скорость транскрипци более сотни генов.

Читайте также:  Если сахар в крови от 11 до 11.9: что делать, и что это значит?

Если вы занимаетесь перевозкой грузов, запчасти для Форд Карго КомАвто можно приобрести в Москве.

Источник: http://biofiz.ru/processy-pischevareniya/perevarivanie-uglevodov/97-mehanizm-dejstviya-insulina

Действие инсулина на организм

Действие инсулина на организм

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.

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.

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.

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.

Источник: http://diabetiko.ru/medikamentyinsulin/deystvie-insulina-organizm

Действие гормона инсулина

Действие гормона инсулина

Механизм действия гормона инсулина заключается прежде всего в связывании его с рецепторами плазматической мембраны клеток-мишеней (в печени, жировой ткани, мышцах в первую очередь).

Комплекс «инсулин-рецептор» путем эндоцитоза проникает внутрь клетки, где инсулин освобождается и запускаются клеточные механизмы его действия. В этом процессе принимают участие цАМФ, кальций, фруктозо-2,6-дифосфат.

Читайте также:  Кабачки при сахарном диабете 2 типа: рецепты и противопоказания

Рост активности последнего фермента способствует утилизации глюкозы из крови, образованию из нее жиров.

Кроме этого, растет обмен фосфолипидов, стимулируется активность внутриклеточных энзимов (гексокиназы, гликогенсинтетазы и др.

) В плазме быстро снижается концентрация глюкозы, а в тканях увеличивается содержание гликогена.

В дальнейшем комплекс «инсулин-рецептор» в клетках распадается под действием ферментов лизосом, рецептор возвращается на поверхность клетки, чтобы прореагировать с другой молекулой инсулина, а инсулин разлагается.

Фармакодинамика инсулина

Действие инсулина направлено на обмен углеводов, белков, жиров, минералов.

  Основной биологический эффект инсулина — регулирующее влияние на углеводный обмен:

  • — способствует активному транспорту глюкозы, других гексоз, пентоз через клеточные мембраны и утилизации их печенью, мышечной и жировой тканями;
  • — стимулирует гликолиз, индуцирует синтез ферментов глюкокиназы, пируваткиназы, пентозофосфатный цикл;
  • — повышает синтез гликогена, угнетает гликогенолиз, глюконеогенез.

Инсулин увеличивает образование жира:

  • — стимулирует липогенез, образование глицерина и превращение его в триглицериды
  • — активирует в жировых клетках синтез фосфолипидов, стимулирует биосинтез холестерина.

Инсулин способствует синтезу белков:

  • — усиливает транспорт аминокислот в клетке;
  • — активирует синтез нуклеиновых кислот, повышает содержание 3,5 нуклеотидазы, нуклеозидтрифосфатазы, в т.ч. в ядерной оболочке, где она регулирует транспорт м-РНК из ядра в цитоплазму.
  • — параллельно с усилением анаболических процессов инсулин тормозит катаболические реакции распада белковых молекул.

Вследствие нормализации белкового, углеводного и жирового обмена в крови и в моче исчезают кетоновые тела, прекращается похудние, исчезает тяга к перееданию, растет детоксикационная функция печени и невосприимчивость к инфекциям.

  • — Вместе с гормоном роста инсулин участвует в активации роста и развитии организма.
  • — Нормализует обмен электролитов.
  • — Инсулин предотвращает потерю организмом жидкости и ионов калия с мочой.
  • — Инсулину свойственны иммуногенные и антигенные свойства.

Динамика действия инсулина

  • — Очень быстрая (секунда) изменение мембранного транспорта глюкозы
  • — Быстрая (минуты) активация (или торможение) ферментов, участвующих в метаболизме глюкозы — гексокиназы, гликогенсинтетазы. Инсулин тормозит распад гликогена, липидов, глюконеогенез;
  • — Медленно (минуты, часы) способствует поглощению аминокислот клетками;
  • — Очень медленно (часы, сутки) происходит стимуляция синтеза РНК и ДНК.

Показания к применению препаратов инсулина: инсулинозависимый сахарный диабет, гипергликемическая кома.

Также используют в лечении отдельных форм шизофрении (гипогликемические состояния), как анаболическое средство при кахексии, фурункулезе, тиреотоксикозе, снижении аппетита, заболеваниях желудочно-кишечного тракта, хроническом гепатите.

Источник: http://gormonyplus.ru/gormony/dejstvie-gormona-insulina

Биосинтез инсулина

Биосинтез инсулина

27 мая 2009

Биосинтез инсулина осуществляется бета-клетками в несколько этапов. На первом образуется препроинсулин, белок с относительной молекулярной массой 14500. Его образование происходит в эндоплазматическом ретикулуме. Проходя через его мембрану, белок расщепляется под влиянием микросомных протеаз до проинсулина и накапливается в пластинчатом комплексе.

Молекула проинсулина имеет спиральное строение, 2 цепи (А и В) составляют единую последовательность и соединены С-пептидом, состоящим из 26—31 аминокислотного остатка у животных разных видов.

С-пептид человека состоит из 23 аминокислотных остатков. Он не обладает биологическим свойством инсулина, но иммунологически активен.

Выделение проинсулина из пластинчатого комплекса сопровождается его расщеплением на инсулин и С-пептид.

В пластинчатом комплексе происходят «упаковка» проинсулина в микропузырьки (гранулы), его хранение и секреция по мере необходимости.

В гранулах осуществляется дальнейшее расщепление проинсулина на инсулин и С-пептид в эквивалентных количествах.

В гранулах инсулин образует комплекс с цинком и накапливается в центре, приобретая высокую электронную плотность. С-пептид накапливается на периферии и такой электронной плотностью не обладает.

Секреция инсулина и С-пептида происходит путем постепенного продвижения гранул к мембране клетки по специальным микротрубочкам, составленным из белков типа тубулина.

У мембраны клетки секреторные гранулы окружаются сетью микронитей из сократительного белка актина, который в присутствии ионов кальция сокращается.

Секреторные гранулы при помощи этого сокращения продвигаются к мембране, сливаются с ней (эмиоцитоз) и выделяют инсулин и С-пептид в кровь. Нарушения биосинтеза инсулина и его секреции возможны на любом из перечисленных этапов.

Являясь гормоном немедленного действия, инсулин быстро синтезируется и секретируется. Весь процесс синтеза занимает около 1 ч. Общее количество накопленного в островках поджелудочной железы инсулина составляет приблизительно 200 ЕД. Скорость синтеза у взрослого человека 40 ЕД/сут.

Инсулин — белковый гормон, состоит из двух полипептидных цепей (А и В), соединенных между собой дисульфидными мостиками. Дисульфидный мостик имеется также между 6-м и 11-м аминокислотным остатком цепи А.

Инсулин обладает видовой специфичностью, что определяется его химической структурой, различиями в последовательности аминокислотных остатков в молекуле. От этого зависит иммуногенность инсулина.

Наиболее близок по химической структуре к инсулину человека инсулин свиньи.

Содержание инсулина в плазме крови у здорового человека натощак 10—20 мкЕД/мл (0,4—0,8 нг/мл), С-пептида 0,9—3,5 нг/мл. Содержание С-пептида имеет значение в оценке резервов функции инсулярного аппарата, для дифференциальной диагностики ИЗСД и ИНСД, а также при гиперинсулинемии неясного происхождения (при введении препаратов инсулина уровень С-пептида снижается).

Инсулин и С-пептид вьщеляются в систему воротной вены и поступают в печень. Она задерживает около 50— 60% инсулина, который активно включается в процессы регуляции обмена веществ.

Скорость секреции инсулина зависит от многих причин, прежде всего от функционального состояния инсулярного аппарата, содержания глюкозы в крови и др. Скорость секреции, необходимая для нормального содержания глюкозы в крови, колеблется от 0,25 ЕД/ч до 1,5 ЕД/ч.

«Сахарный диабет», А.Г. Мазовецкий

Роль инсулина в обмене белков заключается в активировании процессов синтеза белка. Инсулин заметно увеличивает запасы белка в организме.

В жировой ткани инсулин усиливает процессы липогенеза, тем самым способствуя накоплению энергии, он способствует синтезу жирных кислот в печени, подавляет образование кетоновых тел, оказывая антилиполитическое действие и регулируя содержание карнитина, участвующего в их образовании. Кроме того, инсулин…

В патогенезе сахарного диабета имеют значение многие факторы, из них основные — нарушение секреции инсулина и нарушение чувствительности к инсулину инсулинзависимых тканей.

При ИЗСД секреция инсулина снижена как в первой, так и во второй фазе или отсутствует. Вместе с тем следует отметить остаточную секрецию инсулина (при исследовании содержания С-пептида в крови).

Она имеет большое практическое…

Последствия инсулиновой недостаточности проявляются прежде всего нарушениями обмена веществ, из которых нарушения углеводного обмена наиболее выражены.

Инсулиновая недостаточность прямо соответствует тяжести обменных нарушений: от нарушений толерантности к глюкозе до кетоацидоза, обусловленного острым недостатком инсулина.

При нарушенной толерантности печень не способна полностью ассимилировать поступающую в организм глюкозу. Процессы гликолиза, гликогеносинтеза замедлены, вследствие этого уровень глюкозы в…

На основании современных представлений об этиологии и патогенезе сахарного диабета, а также эпидемиологических исследований.

Научная группа ВОЗ по сахарному диабету предложила следующую классификацию сахарного диабета и смежных категорий нарушения толерантности к глюкозе.

Клинические классы: сахарный диабет (СД); инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД); инсулиннеэависимый сахарный диабет (ИНСД): у лиц с нормальной массой тела; у лиц с ожирением;…

Сахарный диабет и нарушенная толерантность к глюкозе могут возникать при эндокринных заболеваниях с избыточной продукцией и секрецией гормонов — антагонистов инсулина: при акромегалии (избыточная продукция соматотропного гормона); болезни Иценко — Кушинга (избыточная секреция глюкокортикоидов); феохромоцитоме (избыточная секреция катехоламинов); глюкагономе (избыточная секреция глюкагона, прямого антагониста инсулина); заболеваниях щитовидной железы (избыточная секреция тироксина). Из лекарственных препаратов, способствующих…

Источник: http://www.medkursor.ru/biblioteka/diabetes/classification/6415.html

Происхождение и механизм действия инсулина на организм

Происхождение и механизм действия инсулина на организм

Сахарный диабет – распространенная болезнь, с которой могут столкнуться люди различного финансового положения, пола или возраста.

Именно поэтому каждому человеку нужно уметь ориентироваться в ее симптомах и знать, как действовать при первых проявлениях. Диагностирование патологии на раннем этапе позволяет минимизировать многие опасные осложнения.

Тем не менее даже наличие такого диагноза не считается приговором. Людям с диабетом удается вести полноценный образ жизни, как и до болезни, при условии соблюдения врачебных рекомендаций и схемы лечения. Некоторым пациентам приходится регулярно проводить инсулинотерапию. Понимая механизмы действия инсулина, гораздо проще совершать подкожные инъекции.

Вещество имеет пептидную природу и образуется естественным образом у здорового человека. Такой орган, как поджелудочная железа, отвечает за его выработку в организме. Производится гормон бета-клетками, расположенными в островках Лангерганса, и расходуется в момент приема человеком пищи.

Является природным катализатором протекающих в организме химических реакций, без которых невозможен вещественный обмен.

Инсулин способствует транспортировке глюкозы, поступившей с пищей, к различным органам, и превращает ее впоследствии в гликоген. Кроме того, гормон подавляет преобразование аминокислот в глюкозу, доставляя их в клетки с целью обеспечения роста мышечных волокон.

Вещество выполняет многие функции, ключевой из которой считается сокращение в крови значений глюкозы. Именно поэтому гибель клеток, где вырабатывается инсулин, или же недостаточное его производство провоцирует развитие такой болезни, как сахарный диабет.

Кроме того, инсулин тесно взаимодействует с другими органическими веществами. Например, отмечается его зависимость от такого показателя, как гормон роста. При превышении его нормы падает уровень инсулина и увеличивается значение глюкозы.

Нехватку вещества в организме можно определить с помощью лабораторных исследований. С этой целью выполняется биохимия крови, а также выявляется уровень c-пептида. При низком значении показателя пациенту рекомендуется проведение инсулинотерапии.

Механизм действия

Инсулин оказывает непосредственное влияние на многие обменные процессы, протекающие в организме. Без его участия поступившая в организм с пищей глюкоза не попадет в клетки.

Читайте также:  Сахар в крови 5.7: это нормально или нет?

Вещество способствует ее полному всасыванию благодаря повышению проницаемости мембран. Кроме того, он участвует в превращении глюкозы в такой полисахарид, как гликоген.

Соединение представляет собой запас энергии, расходуемый организмом в случае необходимости.

Обмен углеводов

Основное действие гормона направлено на регулировку метаболизма углеводов. При понижении уровня гормона, содержащегося в крови, нарушается усвоение глюкозы клетками мышечных тканей. В результате этого необходимое количество энергии компенсируется путем оксидирования жирных кислот.

Повышение уровня возобновляет естественный процесс поглощения глюкозы. Проницаемость клеточных мембран может повыситься и при низком содержании, но при условии выполнения человеком физических нагрузок.

При нарушении транспортировки глюкозы к тканям происходит негативное влияние на многие важные для организма функции, а также некоторые процессы:

  • дыхание;
  • образование запаса энергии;
  • кровообращение.

Механизм воздействия гормона основывается на регулировке числа клеточных мембран, влияющих на усвоение глюкозы. Инсулин поддерживает синтез многих веществ, без которых не происходит расщепление глюкозы (например, гексокиназа, пируваткиназа и фосфофруктокиназа).

Белковый и жировой обмены

Все белковые продукты, которые поступают в организм, подвергаются расщеплению на определенные аминокислоты. Из них впоследствии синтезируются необходимые вещества.

Описанный процесс может протекать без нарушений только при участии в нем достаточного количества инсулина. Это связано с выполняемой гормоном функцией обеспечения транспортировки многих аминокислот.

Кроме того, инсулин способствует более скоростной транскрипции ДНК и формированию РНК. Благодаря таким процессам выполняется синтез белка в организме человека.

Рассматриваемый гормон активно участвует и в липидном обмене. В большей степени это проявляется на стадии липогенеза, когда синтезируются жирные кислоты. Они возникают в процессе расщепления углеводов, в результате чего происходит их распад. Ферменты липогенеза активизируются только при участии инсулина. Отсутствие нужного его количества препятствует естественному обмену веществ.

Типы и правила приема

Существует два метода получения вещества при его недостатке в организме:

  • фармацевтический способ с использованием современных технологий;
  • метод изготовления лекарства с применением гормона, который вырабатывает поджелудочная железа животных.

Второй способ используется сейчас гораздо реже, поскольку считается уже пережитком.

Лекарственные средства синтетического происхождения бывают нескольких видов:

  1. Препараты, имеющие короткое или же ультракороткое воздействие. Их активность после проникновения в организм наступает примерно через треть часа. Популярными представителями таких гормонов являются препараты «Апидра», «Хумалог» и «НовоРапид». Все инъекции должны выполняться подкожно, чтобы можно было получить необходимый эффект. Пик активности наблюдается через 2, иногда 3 часа с момента укола. Такой вид предназначен для регулировки колебаний сахара, вызванных нарушением диеты или сильным эмоциональным потрясением. Благодаря быстрому действию этот препарат нужно использовать непосредственно перед приемом пищи. В противном случае увеличивается риск резкого подъема или падения сахара в крови.
  2. Средней продолжительности. Воздействие таких средств сохраняется от 15 до 24 часов. Эта особенность позволяет пациентам выполнять в день всего лишь несколько инъекций. В составе средств, как правило, есть цинк или же протамин, поэтому препарат всасывается кровью в необходимом количестве и медленно растворяется. Гормоны, обладающие таким эффектом, чаще всего применяются в комплексе с коротким инсулином.
  3. Пролонгированные. Главная их особенность заключается в длительном сохранении эффекта. Препарат после попадания в организм способен оставаться активным от 20 до 36 часов, поэтому инъекции выполняются утром. Действие отмечается спустя 1 — 2 часа с момента выполнения укола. Препараты используются в основном пожилыми пациентами, больными с пониженной чувствительностью к выделяемому поджелудочной железой инсулину.

В некоторых случаях пациентам приходится смешивать препараты перед совершением инъекций. Выбор подходящего для больного человека гормона осуществляется врачом с учетом различных факторов.

Оптимальная дозировка и схема терапии устанавливается после оценки особенностей пациента, характера течения болезни, а также общего состояния организма.

Первые инъекции препаратов должны проводиться под наблюдением врача.

Введение может выполняться с помощью нескольких медицинских изделий:

  1. Шприцы. Проколы производятся тонкой иглой (сменной или же интегрированной), поэтому процедура считается безболезненной.
  2. Шприц-ручка. Такие изделия чаще всего бывают одноразовыми, имеют в корпусе встроенный картридж с лекарством. После того как раствор закончится, ручка утилизируется. Пациенты могут приобрести многоразовые изделия, в которых меняется игла и картридж с инсулином. Устройство подходит детям, проводящим самостоятельно инсулинотерапию.
  3. Помпа. Этот прибор обеспечивает бесперебойную подачу раствора. Пациент может самостоятельно установить интервальные промежутки, в которые должно поступать лекарство. Кроме того, человеку не нужно каждый раз выполнять проколы, поскольку с помощью помпы можно ввести под кожу катетер с канюлей, которые разрешено менять раз в несколько дней.

Пациент может определить самостоятельно, какой именно вид устройства больше всего ему подойдет. В настоящее время инсулинотерапия проводится только путем выполнения инъекций, так как альтернативные пероральные методы не являются признанными официально и доступными широкой публике.

Вводить лекарственное средство следует медленно. Перед тем как вынимать иглу, нужно подождать 10 — 15 секунд, чтобы раствор полностью проник под кожу, и часть его не выступила на поверхность.

Препарат лучше всего всасывается путем введения в область живота. Это правило распространяется только на препараты короткого действия. Пролонгированные же инсулины рекомендуется вводить в зоны на бедрах или предплечьях. В противном случае желаемый эффект от терапии не будет достигнут, поскольку изменится предусмотренная производителем скорость всасывания раствора.

Места проколов нужно постоянно менять, чтобы избежать возникновения уплотнений. При выполнении инъекций в живот, лучше всего их чередовать по кругу.

Побочные действия

Учитывая всю важность инсулинотерапии, не стоит упускать из виду возможные риски, связанные с этой процедурой. Многие пациенты, регулярно выполняющие инъекции на протяжении нескольких лет, отмечают хороший эффект от применения препарата.

От других же людей, наоборот, поступают жалобы на возникновение различных аллергических проявлений. Негативные реакции при этом не всегда являются следствием влияния действующего компонента, но и могут быть вызваны воздействием второстепенных составляющих лекарства.

Распространенные реакции:

  1. Возникает воспалительный процесс или аллергическое проявление в местах проведения инъекций. Чаще всего появляются зуд, отечность, покраснения.
  2. Развивается аллергия на фоне гиперчувствительности к одному или нескольким компонентам гормона. Она проявляется поражениями кожного покрова, иногда может развиться бронхоспазм.
  3. На фоне продолжительной по времени гипергликемии у пациента может развиться непереносимость препарата.
  4. Возникают проблемы со зрением. В основном такие нарушения временные. Пациенту в таких ситуациях следует обеспечить покой глазам и снизить на них нагрузку.
  5. Вырабатываются антитела в ответ на введенные лекарственные препараты.
  6. Возникает сильная отечность после начала проведения инсулинотерапии. Она сохраняется, как правило, в течение трех дней. Ее появление чаще всего вызвано задержкой натрия в организме. С такой проблемой пациенты перестают сталкиваться после длительного применения.
  7. Различные проявления, включая гипогликемию, при одновременном введении гормона и приеме других медицинских препаратов.

В большинстве случаев негативные реакции возникают при несоблюдении схемы терапии, а также в процессе самолечения пациентом, поэтому для их предотвращения следует согласовывать с врачом использование каждого нового лекарственного средства.

Опасность бесконтрольного применения

Инсулинотерапия предполагает обязательный мониторинг уровня гликемии. Показатель может колебаться даже при условии соблюдения схемы дозирования препарата, если при этом наличествует влияние некоторых факторов.

К ним относятся:

  • употребляемые продукты;
  • занятия спортом;
  • эмоции (негативные или позитивные);
  • терапия сопутствующих болезней, проводимая пациентом.

Людям, выполняющим инъекции, не всегда удается предугадать, какое именно влияние окажет на уровень сахара любой из перечисленных факторов.

Именно поэтому важно постоянно измерять глюкозу перед уколом, чтобы правильно подбирать дозировку препарата. Количество тестирований может достигать до 10 раз в сутки. Проводить самоконтроль позволяют специальные приборы – глюкометры.

Лекарственное средство должно применяться четко по установленной врачом схеме. В день пациенту может быть дана рекомендация проводить инъекции нескольких видов препарата.

Общая дозировка растворимого вещества за один укол не должна превышать 100 единиц, поскольку это количество вызывает сильную передозировку и может привести к летальному исходу.

В таких ситуациях следует вызвать бригаду скорой помощи, восполнив по возможности дефицит глюкозы употреблением нескольких углеводов.

Врачебная помощь будет заключаться во внутривенном введении раствора глюкозы для предотвращения проявлений гипогликемии.

Пациенты с диабетом, нуждающиеся в постоянных инъекциях инсулина, вынуждены во многом себя ограничивать.

Им приходится регулярно контролировать продукты, употребляемые в пищу, время, отведенное для спорта, и постоянно подбирать дозировку препарата в зависимости от выполняемой в данный момент работы.

Инъекции должны выполняться четко в указанное врачом время, вне зависимости от обстоятельств и окружающей обстановки.

Одним из негативных последствий бесконтрольного использования препарата является стимуляция формирования излишков жировых запасов. Неграмотное составление диеты и превышение допустимого в сутки количества ХЕ (хлебных единиц) способствует росту потребности в гормоне. Избыток его в таких ситуациях превращается в жир.

Видео-урок по расчету инсулина в зависимости от хлебных единиц:

Правила, помогающие предотвратить последствия бесконтрольной инсулинотерапии:

  • соблюдать дозировки препаратов (не превышать и не сокращать);
  • уметь рассчитывать количество гормона в соответствии с запланированными к употреблению углеводами;
  • не нарушать схему лечения и не пропускать инъекции;
  • не изменять назначения врача самостоятельно и не отменять их;
  • применять только качественные препараты;
  • соблюдать сроки хранения;
  • перед применением инсулина следует ознакомиться с инструкцией к нему;
  • обращаться к врачу в случае появления побочных реакций в процессе терапии.

Важно понимать, что эффективность инсулинотерапии зависит от правильного подхода к ее проведению и соблюдению всех основных рекомендаций.

Рекомендуем другие статьи по теме

Источник: https://DiabetHelp.guru/diagnostics/insulin/mexanizm-dejstviya.html

Ссылка на основную публикацию