Insuliin (ladinakeelsest sõnast insula "saar") on kõhunäärme polüpeptiidhormoon, mille ülesanne on varustada keharakke energiaga. Insuliini sünteesi koht on Langerhansi pankrease saarekestel, nende beetarakkudel. Insuliin osaleb kõigi koerakkude ainevahetuses, kuigi leibkonna tasandil seostatakse seda ainult diabeediga.
Üldine teave
Tänapäeval on insuliini oma struktuurilt piisav alt uuritud. Selgub hormooni seos valkude ainevahetusega, mida diabeetikutel toodetakse ebapiisavas koguses, mis toob kaasa rakkude varajase kulumise. Insuliini roll valgusünteesis on suurendada aminohapete omastamist verest rakkude poolt ja seejärel luua neist valke.
Peale selle pärsib insuliin rakkudes valkude lagunemist. Insuliin mõjutab lipiide ka nii, et selle puudusega areneb atsidoos ja ateroskleroos. Milleks sidudainsuliini rakuenergiaga? Sest rammusa eine puhul suureneb märgatav alt insuliini süntees, suhkur transporditakse rakkudesse ja need talletavad energiat. Samal ajal väheneb glükoosi tase veres - see on insuliini peamine omadus. Glükoosi ülejäägi korral muudab insuliin selle glükogeeniks, mis koguneb maksas ja lihastes. Seda on vaja siis, kui muud energiaallikad on ammendatud. Insuliini ja glükogeeni sünteesi vahel on otsene seos. Ja kui glükogeeni on palju, muundub suhkur rasvaks (1 molekuli suhkrust saadakse 4 rasvamolekuli) - see ladestub külgedele.
Avastuste ajalugu
Aastal 1869 Berliinis märkas väga noor, 22-aastane arstitudeng Paul Langerhans mikroskoobi all kõhunääret uurides üle näärme hajutatud rakurühmi, mida hiljem nimetati Langerhansi saarekesteks.
Nende roll oli alguses ebaselge. Hiljem väitis E. Lagus, et need rakud osalevad seedimises. 1889. aastal ei nõustunud saksa füsioloog Oskar Minkowski ja eemaldas selle tõestuseks katsekoera kõhunäärme.
Labor Minkowski märkas, et opereeritud koera uriin tõmbab ligi palju kärbseid. Tema uurimistöö käigus leiti suhkur. See oli esimene kogemus, mis seostas kõhunääre diabeediga.
Aastal 1900 tõestas vene teadlane Leonid Vassiljevitš Sobolev (1876-1919) I. P. Pavlovi laborist eksperimentaalselt, et Langerhansi saared osalevad süsivesikute ainevahetuses.
Hormooni struktuur
Inimese insuliin on valk molekulmassiga 5808, mis koosneb51 aminohappest, mis on ühendatud 2 peptiidahelas: A - sisaldab 21, ahel B - 30 aminohapet.
Nende sidet toetab 2 disulfiidsidet. Kui need sillad hävivad, inaktiveeritakse hormoon. See on struktureeritud, nagu iga tavaline valk, B-rakkudes.
Mõnedel loomadel on inimesele sarnane insuliin. See võimaldas luua sünteetilist insuliini diabeedi raviks. Kõige sagedamini kasutatav on seainsuliini, mis erineb iniminsuliinist vaid ühe aminohappe poolest.
Veised – erineb 3 aminohappe võrra. Kõikide insuliini koostises olevate aminohapete täpse järjestuse määras inglise mikrobioloog Frederick Sanger. Selle dekodeerimise eest pälvis ta 1958. aastal Nobeli keemiaauhinna.
Veidi rohkem ajalugu
Isoleerisid insuliini praktiliseks kasutamiseks 1923. aastal Toronto ülikooli teadlased F. Banting ja Best, kes said ka Nobeli preemia. On teada, et Banting nõustus täielikult Sobolevi teooriaga.
Natuke anatoomiat
Kõhunääre on oma struktuurilt ainulaadne. See tähendab, et see on nii sisesekretsiooninääre kui ka välissekretsiooninääre. Selle eksofunktsioon seisneb seedimises osalemises. See toodab väärtuslikke seedeensüüme – proteaase, amülaase ja lipaase, mis erituvad kanalite kaudu selle õõnsusse. Eksokriinne osa hõivab 95% kogu näärme pindalast.
Ja ainult 5% langeb Langerhansi saartele. See näitab näärme võimsust ja selle tohutut tööd kehas. Saared paiknevad kogu perimeetri ulatuses. 5% on miljoneid saari, kuigi nende kogumass on vaid 2 g.
Iga saareke sisaldab rakke A, B, D, PP. Nad kõik toodavad oma ühendeid, mis osalevad BJU vahetuses sissetulevast toidust. Insuliini süntees toimub B-rakkudes.
Kuidas see juhtub
Insuliini tootmise üksikasjalik protsess ei ole tänapäeval täpselt kindlaks tehtud. Sel põhjusel klassifitseeritakse diabeet ravimatuks patoloogiaks. Insuliini moodustumise mehhanismi loomisega on võimalik diabeeti kontrollida, mõjutades esialgu insuliini sünteesi protsessi.
Mitmeetapilise protsessi keerukus. Sellega toimub mitmeid ainete muundumisi, mille tulemusena aktiveerub inaktiivne insuliin. Lihtsustatud skeem: prekursor - preproinsuliin - proinsuliin - aktiivne insuliin.
Süntees
Insuliini süntees rakus lihtsustatud skeemi järgi näeb välja selline:
- Beeta-rakud moodustavad insuliiniaine, mis saadetakse raku Golgi aparaati. Siin töödeldakse seda edasi.
- Golgi kompleks on selline rakumembraani struktuur, mis akumuleerub, sünteesib ja seejärel eemaldab vajalikud ühendid läbi membraani.
- Kõigi etappide muundumine toob kaasa võimeka hormooni ilmumise.
- Insuliin on nüüd pakendatud spetsiaalsetesse sekretoorsetesse graanulitesse. Säilib kuni nõudmiseni ja valmimiseni. Graanulites hoitakse ka C-peptiidi, tsingiioone, amüliini ja proinsuliini jääke. Insuliini süntees ja sekretsioon algab söögi ajal:seedeensüümid sisenevad, täielikult ettevalmistatud graanulid sulanduvad rakumembraaniga ja selle sisu pressitakse täielikult rakust välja verre.
- Kui hüperglükeemia areneb, on insuliin juba teel – see vabaneb ja hakkab toimima. See imbub kõhunäärme kapillaaridesse, mida on palju, need tungivad läbi ja läbi näärme.
Insuliini sünteesi reguleerib beetarakkude glükoositundlik süsteem. See reguleerib täielikult tasakaalu suhkru tarbimise ja insuliini tootmise vahel.
Kokkuvõte: Insuliini süntees organismis aktiveerub hüperglükeemia ajal. Kuid insuliin tõuseb ainult söögiga, kuid seda toodetakse ööpäevaringselt.
Mitte ainult glükoos ei reguleeri insuliini sünteesi ja sekretsiooni. Söögikordade ajal toimuvad ka lisastiimulid: toidus sisalduvad valgud (aminohapped leutsiin ja arginiin), östrogeenid ja koletsüstokiniin, K, Ca ioonid, rasvadest rasvhapped. Insuliini antagonisti - glükagooni - vere suurenemisega täheldatakse insuliini sekretsiooni vähenemist. Seda toodetakse samades pankrease saarekestes, kuid alfa-rakkudes. Glükagooni roll glükogeeni lagunemisel ja tarbimisel. Viimane muundatakse seejärel glükoosiks. Aja jooksul (vanusega) pankrease saarekeste tugevus ja aktiivsus vähenevad, mis muutub märgatavaks 40 aasta pärast.
Insuliini sünteesi puudumine põhjustab paljudes elundites ja süsteemides pöördumatuid muutusi. Insuliini määr täiskasvanu veres on 3-25 μU / ml, pärast 58-60 aastat - 7-36 μU / ml. Samuti on insuliin alati rasedatel kõrgenenud.
Peale reguleerimisehüperglükeemia, insuliinil on anaboolne ja antikataboolne funktsioon. Teisisõnu, mõlemad protsessid osalevad ainevahetuses. Üks neist aktiveerib, teine pärsib ainevahetust. Nende järjepidevus võimaldab teil säilitada keha homöostaasi püsivuse.
Insuliini funktsioonid
Insuliin moodustab rakkudes mõned fermentatsioonimehhanismid, toetades ainevahetust. Vabanemisel suurendab see glükoosi omastamist ja kasutamist kudedes, selle säilitamist lihastes, maksas ja rasvkoes.
Selle põhieesmärk on saavutada normoglükeemia. Selleks on vaja glükoosi kuhugi jaotada, mistõttu insuliin suurendab rakkude võimet omastada glükoosi, aktiveerib selle glükolüüsiks ensüüme, suurendab glükogeeni sünteesi intensiivsust, mis läheb maksa ja lihastesse, vähendab glükoneogeneesi maksas, millised glükoosivarud maksas vähenevad.
Anaboolsed funktsioonid
Anaboolsete funktsioonide hulka kuuluvad:
- Rakkude võime suurendamine aminohappeid (leutsiin ja valiin) püüda.
- Rakkude mineraalidega varustatuse suurendamine - K, Ca, Mg, P.
- Valgusünteesi ja DNA dubleerimise aktiveerimine.
- Osalemine estrite moodustamises (esterdamine) rasvhapetest, mis on vajalikud triglütseriidide ilmumiseks. Kataboolne funktsioon.
- Valkude lagunemise vähendamine, blokeerides nende aminohapeteks lagunemise protsessi (hüdrolüüs).
- Vähendage lipiidide lagunemist (lipolüüs, mis tavaliselt vabastab rasvhapped verre).
Insuliini elimineerimine (eemaldamine)
See protsess toimub maksas ja neerudes. Rohkem kui pool sellest eritub maksa kaudu. Siin on spetsiaalne ensüüm – insulinaas, mis inaktiveerib insuliini, hävitades selle struktuursed sidemed aminohapetega. 35% insuliinist laguneb neerudes. See protsess toimub neerutuubulite epiteeli lüsosoomides.
Insuliin võib tootmist suurendada või vähendada. See esineb mitmesuguste patoloogiate korral. Kui sellised rikkumised kestavad kaua, tekivad keha elutähtsates süsteemides pöördumatud muutused.
Glükoosi ja insuliini koostoime
Glükoos on kehakudedes üldlevinud ühend. Peaaegu kõik toiduga kaasas olevad süsivesikud muundatakse selleks. Glükoosi kõige olulisem omadus on toimida energiaallikana, eriti lihased ja aju märkavad koheselt selle puudumist.
Selleks, et rakkudes glükoosist puudust ei tekiks, on vaja insuliini. See toimib rakkude võtmena. Ilma selleta ei saa glükoos rakkudesse siseneda, olenemata sellest, kui palju suhkrut sööte. Rakkude pinnal on insuliiniga seondumiseks spetsiaalsed valguretseptorid.
Hormooni armastavad eriti müotsüüdid ja adipotsüüdid (rasvarakud) ning neid nimetatakse insuliinisõltuvateks. Need moodustavad peaaegu 70% kõigist rakkudest. Need tagavad hingamise, vereringe, liikumise protsessid. Näiteks lihas ilma insuliinita ei tööta.
Glükoosi insuliini neutraliseerimise biokeemia
Samuti mitmetahuline protsess, see areneb etapiviisiliselt. Esimesena aktiveeruvad koheselt valgud – transporterid, kelle ülesanne on kinni püüda glükoosi molekule ja transportida need läbi membraani.
Rakk on suhkruga küllastunud. Osa glükoosist suunatakse hepatotsüütidesse, kus see muundatakse glükogeeniks. Selle molekulid lähevad juba teistesse kudedesse. Mis põhjustab insuliinipuudust organismis.
Insuliini sünteesi puudumine põhjustab 1. tüüpi diabeedi. Kui hormooni tootmine on piisav, kuid rakud ei reageeri sellele insuliiniresistentsuse ilmnemise tõttu, tekib 2. tüüpi diabeet.
Insuliinipreparaatide klassifikatsioon
Need on kombineeritud ja üheliigilised. Viimased sisaldavad ühe looma kõhunäärme ekstrakti.
Kombineeritud – kombineerige mitmete loomaliikide näärmete ekstrakte. Täna pole peaaegu kunagi kasutatud.
Päritolu või liigi järgi kasutavad insuliini inimesed ja sead, veised või vaalad. Need erinevad mõne aminohappe poolest. Inimese järel eelistatuim on sealiha, see erineb ainult ühe aminohappe poolest.
Venemaal veiste insuliini ei kasutata (see erineb 3 aminohappe võrra).
Vastav alt puhastusastmele võib insuliin olla traditsiooniline (sisaldab teiste kõhunäärmehormoonide lisandeid), monopiik (MP) - lisaks filtreeritud geelil, lisandeid selles ei ole rohkem kui 1•10−3, ühekomponentne (MK) - kasvavas järjekorras. Viimane on puhtaim – 99% puhastus (1•10−6 lisandit).
Insuliin erineb ka toime alguse, tipu ja kestuse poolest – see võib olla ülilühike, lühike, keskmine japikenenud – pikk ja ülipikk. Valik on arsti teha.
Kuidas insuliini täiendada
Kirurgilisi ja füüsilisi taastumismeetodeid pole siiani loodud. Insuliini on võimalik kasutada ainult süstides. PSSP võib toetada ka kurnatud kõhunääret – need vähendavad hüperglükeemiat. Mõnikord võib insuliinravi täiendada HAR-ga – need on ravimeetodid.
Kuid insuliini tootmise mõjutamiseks on piisav alt improviseeritud viise: vähendatud süsivesikute sisaldusega dieet, mis tähendab toitumise killustumist ja samaaegset söömist, tarbimise sagedus on 5-6 korda päevas. päeval. Kasulik on kasutada vürtse, vältida lihtsaid süsivesikuid ja minna üle madala GI-ga komplekssetele, suurendada toidus kiudaineid, rohelist teed ja rohkem mereande, korralikku valku ja taimseid ravimeid. Soovitatavad on aeroobsed harjutused ja muu mõõdukas kehaline aktiivsus ning see on kõrvalekalle hüpodünaamiast, rasvumisest, sest teatavasti aitavad füüsilised harjutused paljusid probleeme vältida.
