Insulīns: kā darbojas hormons, kas regulē glikozes līmeni
Insulīns: uzzini, kā šis hormons regulē glikozes līmeni, ietekmē vielmaiņu un diabētu; skaidrojumi, simptomi un ārstēšanas iespējas.
Insulīns ir aizkuņģa dziedzera hormons, kas kontrolē glikozes līmeni asinīs un nodrošina glikozes uzņemšanu šūnās, kad tā ir pieejama. Tas spēlē centrālu lomu ogļhidrātu, tauku un olbaltumvielu vielmaiņā, darbojas kā anabolisks signāls un iesaistīts arī šūnu augšanā un diferenciācijā.
Kā insulīns darbojas
Kad pēc ēšanas paaugstinās glikozes līmenis asinīs, aizkuņģa dziedzeris atbrīvo insulīnu. Insulīns saistās ar specifisku insulīna receptoru uz mērķšūnu membrānām (receptoram ir tirozīnkinažu aktivitāte), kas aktivizē intracelulāras signālu ceļus. Rezultātā muskuļu un tauku šūnās uz šūnu virsmas tiek ievirzīti glikozes transportieri (piem., GLUT4), kas ļauj glikozei iekļūt šūnās un tikt izmantotai enerģijai vai uzkrāta kā glikogēns vai lipīdi.
Insulīna sintēze un izdalīšanās
Cilvēka insulīns tiek sintezēts Langerhansa saliņās aizkuņģa dziedzerī. Sākotnēji tiek veidots preproinsulīns, kas tiek pārveidots par proinsulīnu un pēc tam šķelts par aktīvo insulīnu un C-peptīdu. C-peptīds ir noderīgs klīnisks rādītājs endogēnas (pašražotas) insulīna sintēzes līmenim. Cilvēka insulīns ir peptīds hormons, kas sastāv no 51 aminoskābes un kura molekulmasa ir 5808 Da.
Ietekme uz orgāniem un vielmaiņu
- Aknas: insulīns veicina glikogēna sintēzi un inhibē glikoneoģenēzi (jaunas glikozes ražošanu), kā arī ietekmē tauku vielmaiņu.
- Muskuļi: palielina glikozes uzņemšanu un glikogēna uzkrāšanos, veicina proteīnu sintēzi.
- Taukaudi: veicina lipogenezi (tauku veidošanos) un inhibē lipolīzi (tauku sašķelšanu).
- Citas funkcijas: insulīns darbojas arī kā signāls aminoskābju uzņemšanai un ir iesaistīts asinsvadu tonusa regulācijā un izziņas spēju ietekmēšanā.
Insulīna loma, ja glikozes līmenis pazeminās
Ja glikozes līmenis asinīs nokrītas zem noteikta sliekšņa, organisms aktivē glikogenolīzi un glikoneoģenēzi, lai nodrošinātu enerģiju. Glikogēns, kas glabājas aknās un muskuļos, tiek sadalīts par glikozi, ko var izmantot kā degvielu. Šos procesus inhibē insulīns; tā trūkums veicina hiperglikēmiju un palielinātu glikozes ražošanu.
Insulīns un diabēts
Cilvēki, kuru organismā nevar veidoties insulīns vai arī tas veidojas, bet organisms to nevar pareizi izmantot, slimo ar diabētu. Galvenie diabēta tipi ir:
- 1. tips: autoimūna bojājuma dēļ izzūd insulīnu ražojošās beta-šūnas, tāpēc nepieciešama eksogēna insulīna ievadīšana.
- 2. tips: raksturo insulīna rezistence (šūnu samazināta jutība pret insulīnu) un vēlāk arī relatīvs insulīna deficīts; bieži saistīts ar lieko svaru un metabolisko sindromu.
Bez pienācīgas kontroles ilgstoša augsta glikozes līmeņa ietekme var bojāt asinsvadus, nervus, acu tīkleni un nieres. Diabēta ārstēšanā izmanto insulīna terapiju, mērķtiecīgu uzturu, fizisku aktivitāti un, 2. tipa gadījumā, dažkārt arī medikamentus, kas uzlabo šūnu jutību pret insulīnu vai stimulē insulīna izdalīšanos.
Eksogēnais insulīns un tā izcelsme
Vēsturiski cilvēki ar cukura diabētu lietoja insulīnu, kas iegūts no dzīvniekiem. Insulīna struktūra nedaudz atšķiras starp dzīvnieku sugām, tādēļ dažādu dzīvnieku insulīns var veidot atšķirīgas klīniskas reakcijas cilvēkiem. Cūku insulīns ir īpaši tuvs cilvēka versijai, tāpēc tas agrāk plaši izmantots. Mūsdienās parasti lieto rekombinanto cilvēka insulīnu un tā analogus, kas ražoti biotehnoloģiski un kuriem piemīt dažādas darbības ilguma īpašības.
Insulīna veidi un ievadīšanas metodes
- Ātri un īslaicīgi darbojošie insulīna analogi (piem., pirms ēšanas) — nodrošina ātru glikozes samazināšanos.
- Vidēja darbības ilguma insulīni (piem., NPH).
- Ilgstoši darbojošie insulīna preparāti — nodrošina bāzes līmeni visu dienu.
- Insulīna pumpji (continuum subcutāna infūzija) un injekcijas — galvenās ievadīšanas metodes; retos gadījumos var izmantot intramuskulāru vai intravenozu ievadīšanu medicīniskos apstākļos.
Insulīna devu un režīmu piemeklē individuāli, ņemot vērā glikozes mērījumus, uzturu, aktivitātes līmeni un citu medikamentu ietekmi.
Blakusparādības un drošība
- Hipoglikēmija: pārāk liela insulīna devas gadījumā var rasties zems glikozes līmenis, kas izraisa trīci, svīšanu, apjukumu un smagos gadījumos samaņas zudumu.
- Svars: insulīna terapija var veicināt svara pieaugumu.
- Ādas izmaiņas: lipodistrofija injekcijas vietā, vietējas alerģiskas reakcijas retāk.
Regulāra glikozes līmeņa monitorēšana (ieskaitot HbA1c analīzes) palīdz pielāgot terapiju un mazināt komplikāciju risku.
Ko vajadzētu atcerēties
- Insulīns ir būtisks hormons glikozes homeostāzei un daudzos metabolisma procesos.
- Gan insulīna trūkums, gan rezistence rada nopietnas veselības problēmas, kuras prasa atbilstošu medicīnisku uzraudzību.
- Mūsdienu insulīna terapija ietver dažādu darbības profilu preparātus un modernas ievadīšanas metodes, kas ļauj personalizēt ārstēšanu.
Nosaukums insulīnam cēlies no latīņu valodas insula — "saliņa". Insulīna darbības izpratne un atbilstoša lietošana ir būtiska diabēta kontrolei un vispārējai vielmaiņas līdzsvaram.
Vēsture
Rumāņu fizioloģijas profesors Nicolae Paulescu no Bukarestes Medicīnas un farmācijas universitātes (Bukarestē) bija pirmais, kurš izolēja insulīnu. Viņš to izdarīja 1916. gadā. Viņš to nosauca par pankreīnu. Viņš to izolēja, izstrādājot aizkuņģa dziedzera ūdeni saturošu ekstraktu, kuru injicējot sunim diabētiķim, pierādījās, ka tas normalizē cukura līmeni asinīs. Pirmā pasaules kara dēļ viņam nācās pārtraukt eksperimentus. 1921. gada sākumā viņš uzrakstīja četrus rakstus par savu Bukarestē veikto darbu un izmēģinājumiem ar diabēta suni. Vēlāk tajā pašā gadā viņš detalizēti aprakstīja savu darbu, publicējot plašu rakstu par aizkuņģa dziedzera ekstrakta, kas injicēts diabētiskam dzīvniekam, iedarbību, ko viņš nosauca: "Pētījumi par aizkuņģa dziedzera lomu pārtikas asimilācijā", un šo rakstu 1921. gada 22. jūnijā saņēma "Archives Internationales de Physiologie", un tā fotokopija ir pieejama Geršteina Zinātnes informācijas centrā.https://insulin.library.utoronto.ca/islandora/object/insulin%3AT10137.
Dr. Frederiks Bantings, vispārējās prakses ārsts, kurš arī pasniedza ortopēdiju un antropoloģiju uz nepilnu slodzi Rietumu Ontario Universitātē Londonā laikā, kad Paulesku publicēja pētījumu par jau izstrādāto ūdeņaino aizkuņģa dziedzera ekstraktu, un Čārlzs Bests, 22 gadus vecs medicīnas students Toronto Universitātē, kurš tajā laikā strādāja par ķirurga Dr. Frederika Bantinga asistentu, arī veica līdzīgus eksperimentus, mēģinot atrast zāles pret diabētu. Šajos eksperimentos viņi izmantoja arī suņus.
Viņi pirmo reizi uzzināja, ka insulīns kontrolē diabētu cilvēkam, kad injicēja insulīnu 14 gadus vecam zēnam Leonardam Tompsonam, kurš mira no diabēta. Pēc injekcijas viņš izdzīvoja. Par insulīna atklāšanu Bantings kopā ar Džonu Makleodu 1923. gadā saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā. Bests un Paulesku tajā laikā netika apbalvoti.
Pirmo ģenētiski inženierijas ceļā radīto sintētisko "cilvēka" insulīnu 1977. gadā laboratorijā, izmantojot E. coli, izgatavoja Herberts Boiers.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir insulīns?
A: Insulīns ir hormons, ko ražo aizkuņģa dziedzeris un kas kontrolē glikozes līmeni asinīs. Tas veicina cukura uzsūkšanos no asinīm un uzglabā to tauku šūnās.
J: Kas ir diabēts?
A: Diabēts ir slimība, kad cilvēki nespēj saražot pietiekami daudz insulīna savām vajadzībām vai nespēj saražot insulīnu vispār.
J: Kā cilvēka ķermenis izmanto uzkrāto cukuru kā enerģijas avotu?
A: Kad glikozes līmenis asinīs kļūst zemāks par noteiktu līmeni, cilvēka organisms sāk izmantot uzkrāto cukuru kā enerģijas avotu, izmantojot glikogenolīzi. Šajā procesā glikogēns, kas glabājas aknās un muskuļos, sadalās par glikozi, ko pēc tam var izmantot kā enerģijas avotu.
J: Kāda vēl ir insulīna ietekme uz mūsu ķermeni?
A: Papildus tam, ka insulīns ir centrālais vielmaiņas kontroles mehānisms, tas darbojas arī kā kontroles signāls citām organisma sistēmām (piemēram, aminoskābju uzņemšanai ķermeņa šūnās) un tam ir vēl vairākas citas anaboliskas iedarbības visā mūsu organismā.
J: Kur mūsu organismā rodas insulīns?
A: Insulīnu ražo specializētas Langerhansa saliņas, kas atrodas aizkuņģa dziedzerī.
Jautājums: Cik aminoskābju satur cilvēka insulīns?
A: Cilvēka insulīns satur 51 aminoskābi, un tā molekulmasa ir 5808 Da.
J: Vai cilvēki ar diabētu var lietot insulīnu no dzīvniekiem, tā vietā, lai paši ražotu savu insulīnu?
A: Jā, cūku (cūku) insulīns ir īpaši tuvs cilvēka versijai, tāpēc cilvēki ar diabētu var lietot šo dzīvnieku izcelsmes insulīna veidu, nevis ražot savu.
Meklēt