в регуляции какого обмена ведущее значение имеет инсулин
В регуляции какого обмена ведущее значение имеет инсулин
Действие инсулина на клетки-мишени начинается после его связывания со специфическими димерными мембранными рецепторами (рис. 6.22), при этом внутриклеточный домен рецептора обладает тирозинкиназной активностью. Инсулин-рецепторный комплекс не только передает сигнал внутрь клетки, но и частично путем эндоцитоза поступит внутрь клетки к лизо-сомам. Под влиянием лизосомальной протеазы инсулин отщепляется от рецептора, при этом последний либо разрушается, либо возвращается к мембране и вновь встраивается в нее. Многократное перемещение рецептора от мембраны к лизосомам и обратно к мембране носит название рециклизация рецептора. Процесс рециклизации важен для регуляции колич-ства инсулиновых рецепторов, в частности обеспечения обратной зависимости между концентрацией инсулина и количеством мембранных рецепторов к нему.
Образование инсулин-рецепторного комплекса активирует тирозинкиназу, запускающую процессы фосфорилирования внутриклеточных белков. Происходящее при этом аутофосфорилирование рецептора ведет к усилению первичного сигнала. Инсулин-рецепторный комплекс вызывает активирование фосфолипазы С, образование вторичных посредников инозитолтрифосфата и диацилглицерола, активацию протеинкиназы С, ингибирование цАМФ. Участие нескольких систем вторичных посредников объясняет многообразие и различия эффектов инсулина в разных тканях.
Рис. 6.22. Схема механизма действия инсулина на клетку-мишень.
Важнейшим эффектом инсулина в организме является увеличение в 20—50 раз транспорта глюкозы через мембраны мышечных и жировых клеток путем облегченной диффузии по градиенту концентрации с помощью чувствительных к гормон) мембранных белковых переносчиков, называемых ГЛЮТ. В мембранах разных видов клеток выявлены 6 типов ГЛЮТ (рис. 6.23), но только один из них — ГЛЮТ-4 — является инсулинозависимым и находится в мембранах клеток скелетных мышц, миокарда, жировой ткани.
Инсулин влияет на угле водный обмен, что проявляется:
1) активацией утилизации глюкозы клетками,
2) усилением процессов фосфорилирования;
3) подавлением распад; и стимуляцией синтеза гликогена;
4) угнетением глюконеогенеза;
5) активацией процессов гликолиза;
6) гипогликемией.
Действие инсулина на белковый обмен состоит в: 1) повышении проницаемости мембран для аминоокислот; 2) усилении синтеза иРНК; 3) активации в печени синтеза aминокислот; 4) повышении синтеза и подавлении распада белка.
Рис. 6.23. Схема транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Переносчики имеют общее название ГЛЮТ-1, 2, 3, 4, 5, 6. Только ГЛЮТ-4 является инсулинозависимым.
Основные эффекты инсулина на липидный обмен:
• стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы;
• стимуляция синтеза липопротеиновой липазы в клетках эндотелия сосудов и благодаря этому активация гидролиза связанных с липо-протеинами крови триглицеридов и поступления жирных кислот в клетки жировой ткани;
• стимуляция синтеза триглицеридов;
• подавление распада жира;
• активация окисления кетоновых тел в печени.
Благодаря влиянию на клеточную мембрану инсулин поддерживает высокую внутриклеточную концентрацию ионов калия, что необходимо для обеспечения нормальной в возбудимости клеток.
Широкий спектр метаболических эффектов инсулина в организме свидетельствует о том, что гормон необходим для осуществления функционирования всех тканей, оргаганов и физиологических систем, реализации эмоциональных и поведенческих актов, поддержания гомеостазиса, осуществления механизмов приспособления и защиты организма от неблагоприятных факторов среды.
Недостаток инсулина (относительный дефицит по сравнению с уровнем контринсулярных гормонов, прежде всего глюкагона) приводит к сахарному диабету. Избыток инсулина в крови, например при передозировке, вызывает гипогликемию с резкими нарушениями функций центральной нервной системы, использующей глюкозу как основной источник энергии независимо от инсулина.
Поговорим про инсулин
Инсулин — это гормон поджелудочной железы, который главным образом воздействует на обмен веществ, причем в основном — на концентрацию глюкозы в крови. В своих тканях-мишенях он влияет как на мембранные, так и на внутриклеточные процессы. Некоторые из его эффектов перечислены в ниже.
Эффекты инсулина
Мембранные эффекты
Внутриклеточные эффекты
Механизм действия инсулина и влияние его на обмен
Инсулин и глюкоза
Попав в клетку, глюкоза быстро превращается в глюкозо-6-фосфат, поэтому ее внутриклеточная концентрация остается крайне низкой. Уровень глюкозы в артериальной крови в норме поддерживается в пределах 4-8 ммоль/л (72-144 мг/100 мл), так что по обе стороны клеточной мембраны всегда существует градиент ее концентраций. Несмотря на это, однако, простая диффузия обеспечивает поступление в большинство клеток лишь небольшого количества глюкозы, которого явно недостаточно для удовлетворения их метаболических потребностей (даже при возрастании концентрационного градиента, как это имеет место при высокой гипергликемии). В присутствии же инсулина проникновение декстрозы в клетки резко усиливается. Это действие инсулина проявляется лишь при наличии концентрационного градиента глюкозы, конкурентно ингибируется другими моносахаридами (например, галактозой) и следует кинетике насыщаемого процесса. Таким образом, гормон стимулирует процесс облегченной диффузии декстрозы, который осуществляется при участии чувствительных к гормону белковых транспортеров глюкозы (GLUT), расположенных на клеточной мембране. Эти транспортеры способны переносить глюкозу через клеточную мембрану в обоих направлениях, но ее поток зависит от концентрационного градиента, который направлен из внеклеточного пространства во внутриклеточное. В разных клетках найдены многочисленные GLUT, но инсулинозависимым является только один из этих белков — GLUT4, и именно он присутствует в мембранах клеток скелетных и сердечных мышц, а также жировой ткани.
Димерный рецептор инсулина и последствия инсулиновой активации тирозинкиназы (GLUT — транспортер глюкозы)
Некоторые ткани полностью удовлетворяют свои потребности в глюкозе за счет инсулиннезависимых механизмов. Например, в клетки печени и центральной нервной системы декстроза попадает с помощью инсулиннезависимых GLUT, и поглощение этими тканями зависит только от ее уровня в крови. Кроме того, мембрану эритроцитов, клеток почек и кишечника глюкоза пересекает вместе с ионами натрия, которые поступают в клетки путем пассивной диффузии по градиенту концентрации.
Регуляция продукции инсулина
Инсулин влияет и на внутриклеточные процессы обмена веществ. В печеночных и других клетках он стимулирует синтез гликогена, повышая активность гликогенсинтазы, что ускоряет включение гликозильных остатков в гликоген. Гормон поджелудочной железы повышает также активность печеночной глюкокиназы; этот фермент катализирует фосфорилирование глюкозы (с образованием глюкозо-6-фосфата). Одновременно гормон ингибирует печеночную фосфатазу, которая дефосфорилирует глюкозо-6-фосфат, с образованием свободной глюкозы. Такие изменения активности печеночных ферментов обусловливают снижение продукции декстрозы и наряду со стимуляцией поглощения ее периферическими клетками определяют гипогликемию, возникающее под влиянием инсулина. Возрастающая под действием последнего утилизация глюкозы в тканях обеспечивает сохранение запасов других внутриклеточных энергетических субстратов, таких как жиры и белки.
Белки и инсулин
Инсулин стимулирует не только активный транспорт аминокислот в периферические клетки, но и непосредственно синтез белка. Поскольку эти два эффекта могут не зависеть друг от друга, гормон влияет, очевидно, не только на клеточную мембрану, но и на внутриклеточные процессы. Стимуляции синтеза белка предшествует возрастание активности мРНК. Поскольку гормон с трудом проходит сквозь мембраны клеток, в механизме его ядерного эффекта должен принимать участие второй посредник. Синтез белка под действием инсулина усиливается и вследствие возрастания количества поступающих в клетку аминокислот. С другой стороны, возрастание утилизации глюкозы замедляет распад белка. Ускорение синтеза и замедление распада белка под влиянием гормона приводят к увеличению белковых запасов в интрацеллюлярном секторе.
Все эти эффекты определяют важнейшую роль инсулина в регуляции процессов роста и развития.
Инсулин и жир
Инсулин стимулирует поглощение и окисление глюкозы клетками жировой ткани. Он также стимулирует синтез липопротеиновой липазы в эндотелиальных клетках. Этот фермент катализирует гидролиз триглицеридов, связанных с липопротеинами крови, и способствует поступлению жирных кислот в адипоциты. Наряду с прямой стимуляцией липогенеза в печени и жировой ткани это приводит к увеличению запасов жира. Кроме того, инсулин ингибирует опосредуемый цАМФ липолиз, тормозя гормончувствительную внутриклеточную липопротеиновую липазу.
Инсулин и калий
Присутствие инсулина необходимо для поддержания внутриклеточной концентрации ионов калия; этот эффект, по всей вероятности, является следствием прямого влияния гормона на клеточную мембрану.
Что такое инсулин?
» data-image-caption=»» data-medium-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/chto-takoe-insulin-900×600.jpg» data-large-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/chto-takoe-insulin.jpg» title=»Что такое инсулин?»>
Александр Попандопуло, студент медицинского института УЛГУ. Редактор А. Герасимова
Инсулин – это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, который необходим для метаболизма углеводов и, в меньшей степени, жиров. Благодаря инсулину энергия (глюкоза) из пищи переносится из крови в клетки. Таким образом снижается уровень сахара в крови и обеспечивается питание клеток.
Когда уровень инсулина в норме, уровень сахара в крови в норме. Когда инсулин слишком низкий (или не работает должным образом), диагностируется диабет. Когда уровень инсулина высокий, а уровень сахара в норме, мы говорим об инсулинорезистентности.
Диабет 1 типа, диабет 2 типа и инсулинорезистентность – это проблемы со здоровьем, которые связаны с инсулином – гормоном, необходимым для жизни. Он нужен организму в строго определенном количестве. Опасны как дефицит инсулина, так и его чрезмерный избыток.
Какую роль инсулин играет в организме? Когда следует проверять его уровень? Что происходит, когда инсулина слишком мало или слишком много?
Как действует инсулин
Инсулин – это гормон, понижающий уровень сахара в крови. Его образно называют ключом, открывающим клетки энергии из пищи. Источником энергии для организма являются углеводы. Энергия из простых углеводов проникает в кровь практически сразу после еды, сложные углеводы сначала нужно расщепить на простые сахара – глюкозу в процессе пищеварения. Она циркулирует в крови и попадает в клетки только в присутствии инсулина. Без инсулина клетки не могут получать энергию из пищи, даже если в крови много глюкозы.
Механизм действия инсулина
Механизм действия инсулина
» data-medium-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/mehanizm-dejstvija-insulina.jpg» data-large-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/mehanizm-dejstvija-insulina.jpg» loading=»lazy» src=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/mehanizm-dejstvija-insulina.jpg» alt=»Механизм действия инсулина» width=»900″ height=»594″ srcset=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/mehanizm-dejstvija-insulina.jpg 900w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/mehanizm-dejstvija-insulina-768×507.jpg 768w» sizes=»(max-width: 900px) 100vw, 900px» title=»Что такое инсулин?»> Механизм действия инсулина
Отсюда взаимосвязь между уровнем сахара и инсулином. Когда этот гормон отсутствует, глюкоза не попадает в клетки, она остается в крови, что приводит к гипергликемии. Состояние диагностируют в лабораторных исследованиях или с помощью глюкометра.
Важно отметить, что инсулин не снижает уровень сахара в крови до нуля, то есть не вся энергия из пищи поступает в клетки. Строго определенное количество сахара остается в крови и является топливом, необходимым для работы мозга. Мозгу постоянно нужна глюкоза, это орган, не зависящий от действия инсулина, он забирает сахар из крови без этого гормона.
Вот почему в крови здорового человека содержится определенное количество сахара, которое в лабораторных условиях дает результат в диапазоне 70-99 мг/дл глюкозы натощак.
Подкожная инъекция инсулина
Подкожная инъекция инсулина
» data-medium-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/podkozhnaja-inekcija-insulina-848×600.jpg» data-large-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/podkozhnaja-inekcija-insulina-848×600.jpg» loading=»lazy» src=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/podkozhnaja-inekcija-insulina-848×600.jpg» alt=»Подкожная инъекция инсулина» width=»848″ height=»600″ srcset=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/podkozhnaja-inekcija-insulina-848×600.jpg 848w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/podkozhnaja-inekcija-insulina-768×544.jpg 768w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/podkozhnaja-inekcija-insulina.jpg 900w» sizes=»(max-width: 848px) 100vw, 848px» title=»Что такое инсулин?»> Подкожная инъекция инсулина
Инсулин и глюкагон
Инсулин вырабатывается в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. После обильной еды с большим количеством углеводов уровень этого гормона в кровотоке значительно увеличивается. Между приемами пищи и ночью уровень инсулина ниже.
Гормон, противоположный инсулину, – это глюкагон, повышающий уровень сахара в крови. В здоровом организме эти два гормона остаются в равновесии. Глюкагон высвобождается, когда сахар в крови начинает слишком низко падать (например, ночью), а инсулин – когда сахар в крови начинает слишком сильно повышаться.
Благодаря сбалансированной секреции этих двух гормонов, у здорового человека уровень сахара остается нормальным как после обильной еды, так и в результате многочасового голодания.
Инсулин – анаболический или строительный гормон, благодаря которому можно выращивать клетки (неиспользованная глюкоза превращается в жир). Высокий уровень инсулина в организме, типичный для инсулинорезистентности, способствует увеличению избыточного веса.
Когда не хватает инсулина
Отсутствие или тяжелая недостаточность инсулина означает диабет типа 1. Это заболевание диагностируется по заметно повышенному уровню сахара в крови (гипергликемия). Его лечение заключается в восполнении дефицита инсулина. Причина нехватки инсулина у пациентов с диабетом 1 типа – это разрушение иммунной системой бета-клеток поджелудочной железы (аутоиммунное заболевание).
Сегодня на рынке представлено множество препаратов инсулина. Инсулин животного происхождения ушел в прошлое, сегодня применяются так называемый человеческий инсулин и аналог инсулина.
Инсулины различаются не только способом их получения, но и временем действия. В инсулиновой терапии используются инсулины короткого действия, 3-5 часов, которые следует принимать во время еды, и базальные инсулины, действующие в течение 18-24 часов, которые сохраняют нормальный уровень сахара в крови между приемами пищи.
Симптомы нехватки инсулина:
» data-medium-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/ochen-silnaja-zhazhda-800×600.jpg» data-large-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/ochen-silnaja-zhazhda-800×600.jpg» width=»800″ height=»600″ src=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/ochen-silnaja-zhazhda-800×600.jpg» alt=»Очень сильная жажда» loading=»lazy» aria-describedby=»gallery-2-52091″ srcset=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/ochen-silnaja-zhazhda-800×600.jpg 800w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/ochen-silnaja-zhazhda-768×576.jpg 768w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/ochen-silnaja-zhazhda.jpg 900w» sizes=»(max-width: 800px) 100vw, 800px» data-permalink=»https://unclinic.ru/ochen-silnaja-zhazhda/» data-image-caption=»
Очень сильная жажда
» data-medium-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/pohudenie-900×600.jpg» data-large-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/pohudenie.jpg» width=»900″ height=»600″ src=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/pohudenie-900×600.jpg» alt=»Похудение» loading=»lazy» aria-describedby=»gallery-2-52090″ srcset=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/pohudenie.jpg 900w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/pohudenie-768×512.jpg 768w» sizes=»(max-width: 900px) 100vw, 900px» data-permalink=»https://unclinic.ru/pohudenie-4/» data-image-caption=»
До того как был «изобретен» инсулин, диабет 1 типа считался смертельным заболеванием. Пострадавшие пациенты гибли от крайнего недоедания. Поскольку теперь инсулин производят в лабораториях, и он доступен всем, диабет 1 типа перешел в разряд хронических заболеваний.
Когда слишком много инсулина
Избыток инсулина тоже вреден для организма. Мы имеем дело с высоким уровнем инсулина в крови при:
Инсулинорезистентность – это нарушение обмена веществ, диабет 2 типа – это заболевание, которое возникает в результате инсулинорезистентности, поэтому эти проблемы можно обсуждать вместе. Они отличаются тем, что гликемия нормальна при инсулинорезистентности и повышена при диабете 2 типа.
» data-medium-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/insulinorezistentnost.jpg» data-large-file=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/insulinorezistentnost.jpg» loading=»lazy» src=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/insulinorezistentnost.jpg» alt=»Инсулинорезистентность» width=»900″ height=»456″ srcset=»https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/insulinorezistentnost.jpg 900w, https://unclinic.ru/wp-content/uploads/2020/09/insulinorezistentnost-768×389.jpg 768w» sizes=»(max-width: 900px) 100vw, 900px» title=»Что такое инсулин?»> Инсулинорезистентность
Высокая концентрация инсулина возникает, когда поджелудочная железа вынуждена производить избыточный инсулин. Когда это происходит? Когда клетки организма нечувствительны к инсулину (другими словами – устойчивы к нему). Чтобы преодолеть это сопротивление, поджелудочная железа вырабатывает повышенное количество гормона, что дает побочные эффекты:
Выработка большого количества инсулина ложится нагрузкой на поджелудочную железу, она перестает быть эффективной в этом процессе. Поэтому на основе инсулинорезистентности развивается диабет 2 типа.
Когда проверяют уровень инсулина?
Уровни инсулина проверяются в трех случаях:
Похожее
Вы должны авторизоваться чтобы опубликовать комментарий.
Что такое инсулин и где он вырабатывается, норма содержания в крови
Инсулин представляет собой жизненно важный гормон, который вырабатывается в поджелудочной железе. Химически это белок, регулирующий уровень глюкозы в крови. Норма содержания инсулина колеблется в широких пределах. Если гормона вырабатывается недостаточно, у человека начинает развиваться диабет 2 типа, что грозит серьезными осложнениями.
Что такое инсулин
Инсулин представляет собой один из важнейших гормонов, который напрямую участвует в обмене веществ:
стимулирует обмен глюкозы из кровотока в клетки организма;
удаляет излишки глюкозы из печени;
превращает избыток глюкоза в гликоген или в жирные кислоты.
Основная роль инсулина заключается в том, что он утилизирует избыточные количества глюкозы в другие соединения, стимулирует насыщение клеток этим жизненно важным веществом – основным источником энергии.
Также гормон выполняет ряд дополнительных функций:
активизация биосинтеза аминокислот;
обеспечение нормальной работы мышц;
регулирование обмена ферментов;
восстановление поврежденных тканей.
Где вырабатывается инсулин: норма содержания
Гормон вырабатывается в поджелудочной железе в так называемых бета-клетках островков Лангерганса (хвостовая часть органа). Синтез идет непрерывно, т.е. на протяжении 24 часов в сутки. Поэтому инсулин вырабатывается в намного больших количествах, чем любой другой гормон. Особенное процесс выработки усиливается после того, когда человек принимает пищу.
Из поджелудочной железы гормон поступает в кровоток и обеспечивает цепочку процессов, в результате которых клетки получают глюкозу в легко усвояемой форме. Организм насыщается нужной энергией, человек ощущает сытость и не переедает.
Химически инсулин представляет собой белок, состоящий из 51 аминокислот, объединенных в 2 цепочки:
А-цепь (21 аминокислота);
В-цепь (30 аминокислот).
Они соединяются между собой специальным дисульфидным мостиком – последовательностью из 2 атомов серы S.
Норма содержания инсулина в крови колеблется в широких пределах:
3-20 мкЕд/мл для детей;
5-25 мкЕд/мл для взрослых.
При этом у беременных и женщин старше 60 лет инсулина может вырабатываться больше – до 36 мкЕд/мл. Колебания связаны с тем, что синтез гормона идет непрерывно и резко усиливается непосредственно во время приема пищи, а также пищеварительных процессов. Наряду с этим концентрация зависит от возраста, пола, состояния, образа жизни человека.
Нарушения синтеза инсулина и диабет второго типа
Иногда поджелудочная железа перестает вырабатывать инсулин в нужных количествах. Если это наблюдается регулярно, пациент заболевает диабетом 2 типа. Это нарушение обмена веществ, которое проявляет себя рядом симптомов:
чрезмерное чувство жажды;
частые акты мочеиспускание;
чрезмерное чувство голода;
проблемы со зрением (расплывчатость);
ощущение нехватки сил;
онемения, покалывания в верхних и нижних конечностях;
длительно не проходящие раны.
Сахарный диабет 2 типа – опасное заболевание, которое приводит к ряду осложнений, в том числе с летальным исходом:
инсульты разных типов;
диабетическая стопа и другие.
Как определить уровень инсулина
Определить уровень инсулина можно в лабораторных условиях – для этого делается анализ венозной крови. Проводится он для разных целей:
выявление диабета 2 типа;
выявление необходимости искусственного приема инсулина;
определение причин гипогликемии (пониженного содержания глюкозы в крови).
Анализ проводится только по назначению врача. Основные предпосылки такие:
частое чувство голода;
для определения того, была ли удачно вырезана инсулинома (опухоль поджелудочной железы);
для диагностики рецидивов инсулиномы;
для контроля операции по пересадке островковых клеток Лангерганса после вмешательства.
Перед проведением исследования требуется определенная подготовка:
не принимать пищу минимум за 12 часов;
не принимать лекарственные средства за 24 часа (согласовать с врачом);
не курить минимум за 3 часа до исследования.
Что означают результаты анализа
Во время исследования делается забор крови из вены, после чего с помощью химического анализа определяется концентрация гормона. За норму принимается значение в диапазоне от 2,6 до 24,9 мкЕд/мл крови.
В случае превышения нормы пациента отправляют на дополнительную диагностику для определения возможных причин. Наиболее распространенными из них являются:
рак поджелудочной железы;
панкреатит хронического типа;
ожирение разных степеней;
непереносимость простых углеводов (глюкозы, галактозы, фруктозы).
Что делать, если инсулина мало
Если поджелудочная железа вырабатывает мало инсулина или не синтезирует его совсем, требуется срочное введение гормона искусственным путем. Для этого делают инъекции или принимают таблетки. Последний вариант более удобен, поскольку не нужно ставить укол, к тому же упаковку таблеток проще взять с собой.
Дозировка, кратность, время приема устанавливаются врачом. В зависимости от особенностей приема выделяют несколько видов инсулина:
быстрого действия – он начинает работать уже через 15-20 минут после приема;
короткого действия – через 40-60 минут;
промежуточного действия – через 1-2 часа;
длительного действия – через 2-4 часа.
Что делать, если инсулина много
В этом случае требуется снизить уровень выработки гормона такими способами:
прием препаратов, которые уменьшают инсулинрезистентность клеток (например, «Метформин»);