Inzulín (z latinského insula "ostrov") je polypeptidový hormón pankreasu, ktorého funkciou je zásobovať bunky tela energiou. Miesto syntézy inzulínu je v Langerhansových ostrovčekoch pankreasu, ich beta bunkách. Inzulín sa podieľa na metabolizme všetkých tkanivových buniek, hoci na úrovni domácností sa spája iba s cukrovkou.
Všeobecné informácie
Dnes je už inzulín dostatočne preskúmaný vo svojej štruktúre. Odhaľuje sa spojenie hormónu s metabolizmom bielkovín, ktoré sa u diabetikov produkujú v nedostatočnom množstve, čo vedie k skorému opotrebovaniu buniek. Úlohou inzulínu pri syntéze bielkovín je zvýšiť príjem aminokyselín z krvi bunkami a následne z nich vytvárať proteíny.
Okrem toho je to inzulín, ktorý brzdí rozklad bielkovín v bunkách. Inzulín ovplyvňuje lipidy aj tak, že s jeho nedostatkom vzniká acidóza a ateroskleróza. Prečo zväzovaťinzulín s bunkovou energiou? Pretože s výdatným jedlom sa syntéza inzulínu výrazne zvyšuje, cukor sa transportuje do buniek a tie ukladajú energiu. Zároveň sa znižuje hladina glukózy v krvi – to je hlavná vlastnosť inzulínu. Pri nadbytku glukózy ju inzulín premieňa na glykogén, ktorý sa hromadí v pečeni a svaloch. Je potrebný vtedy, keď sú ostatné zdroje energie vyčerpané. Existuje priame spojenie medzi syntézou inzulínu a glykogénu. A keď je glykogénu veľa, cukor sa premení na tuk (z 1 molekuly cukru sa získajú 4 molekuly tuku) - ukladá sa po stranách.
História objavov
V roku 1869 si v Berlíne veľmi mladý, 22-ročný študent medicíny Paul Langerhans pri štúdiu pankreasu pod mikroskopom všimol skupiny buniek roztrúsených po celej žľaze, neskôr nazývanej Langerhansove ostrovčeky.
Ich úloha bola spočiatku nejasná. Neskôr E. Lagus uviedol, že tieto bunky sa podieľajú na trávení. V roku 1889 nemecký fyziológ Oskar Minkowski nesúhlasil a ako dôkaz odobral pokusnému psovi pankreas.
Laboratórny asistent Minkowski si všimol, že moč operovaného psa priťahuje veľa múch. Počas jej výskumu sa našiel cukor. Toto bola prvá skúsenosť, ktorá spájala pankreas s cukrovkou.
V roku 1900 ruský vedec Leonid Vasiljevič Sobolev (1876-1919) z laboratória I. P. Pavlova experimentálne dokázal, že Langerhansove ostrovčeky sa podieľajú na metabolizme uhľohydrátov.
Štruktúra hormónu
Ľudský inzulín je proteín s molekulovou hmotnosťou 5808, ktorý pozostávaz 51 aminokyselín spojených do 2 peptidových reťazcov: A - obsahuje 21, reťazec B - 30 aminokyselín.
Ich väzba je podporovaná 2 disulfidovými väzbami. Keď sú tieto mosty zničené, hormón je inaktivovaný. Je štruktúrovaný ako každý bežný proteín v B-bunkách.
Niektoré zvieratá majú inzulín, ktorý má podobnú štruktúru ako človek. To umožnilo vytvorenie syntetického inzulínu na liečbu cukrovky. Najčastejšie sa používa bravčový inzulín, ktorý sa od ľudského inzulínu líši len jednou aminokyselinou.
Hovädzí - líši sa 3 aminokyselinami. Stanovenie presného poradia všetkých aminokyselín v zložení inzulínu urobil anglický mikrobiológ Frederick Sanger. Za toto dekódovanie v roku 1958 dostal Nobelovu cenu za chémiu.
Trochu viac histórie
Izoláciu inzulínu na praktické použitie vykonali v roku 1923 vedci z University of Toronto F. Banting a Best, ktorí dostali aj Nobelovu cenu. Je známe, že Banting plne súhlasil so Sobolevovou teóriou.
Trošku anatómie
Pankreas je jedinečný svojou štruktúrou. To znamená, že je to žľaza s vnútornou sekréciou aj žľaza exokrinná. Jeho exofunkcia spočíva v účasti na trávení. Produkuje cenné tráviace enzýmy – proteázy, amylázy a lipázy, ktoré sa cez vývody vylučujú do jej dutiny. Exokrinná časť zaberá 95% celej plochy žľazy.
A len 5 % pripadá na Langerhansove ostrovčeky. To naznačuje silu žľazy a jej obrovskú prácu v tele. Ostrovčeky sú lokalizované pozdĺž celého obvodu. 5 % tvoria milióny ostrovov, hoci ich celková hmotnosť je len 2 g.
Každý ostrovček obsahuje bunky A, B, D, PP. Všetky vyrábajú svoje zlúčeniny zapojené do výmeny BJU z prichádzajúcich potravín. K syntéze inzulínu dochádza v B bunkách.
Ako sa to deje
Podrobný proces výroby inzulínu dnes nie je presne stanovený. Z tohto dôvodu je diabetes klasifikovaný ako nevyliečiteľná patológia. Stanovením mechanizmu tvorby inzulínu bude možné kontrolovať diabetes prvotným ovplyvnením procesu syntézy inzulínu.
Zložitosť viacstupňového procesu. Pri nej dochádza k niekoľkým premenám látok, v dôsledku ktorých sa neaktívny inzulín stáva aktívnym. Zjednodušená schéma: prekurzor - preproinzulín - proinzulín - aktívny inzulín.
Syntéza
Syntéza inzulínu v bunke v zjednodušenej schéme vyzerá takto:
- Beta bunky tvoria inzulínovú substanciu, ktorá sa posiela do Golgiho aparátu bunky. Tu sa ďalej spracováva.
- Golgiho komplex je taká štruktúra bunkovej membrány, ktorá sa hromadí, syntetizuje a potom cez membránu odstraňuje potrebné zlúčeniny.
- Premena všetkých štádií vedie k objaveniu sa schopného hormónu.
- Inzulín je teraz balený v špeciálnych sekrečných granulách. Skladované až do dopytu a dozretia. Granule tiež uchovávajú C-peptid, ióny zinku, amylín a proinzulínové zvyšky. Syntéza a sekrécia inzulínu začína počas jedla:vstupujú tráviace enzýmy, plne pripravená granula sa spojí s bunkovou membránou a jej obsah sa úplne vytlačí z bunky do krvi.
- Keď sa rozvinie hyperglykémia, inzulín je už na ceste – uvoľní sa a začne pôsobiť. Presakuje do vlásočníc pankreasu, ktorých je veľa, prenikajú žľazou skrz-naskrz.
Syntéza inzulínu je regulovaná systémom beta buniek, ktorý sníma glukózu. Úplne reguluje rovnováhu medzi príjmom cukru a produkciou inzulínu.
Zhrnutie: Syntéza inzulínu v tele sa aktivuje počas hyperglykémie. Inzulín však stúpa iba s jedlom, ale produkuje sa nepretržite.
Nielen glukóza reguluje syntézu a sekréciu inzulínu. Počas jedla prebiehajú aj ďalšie stimuly: bielkoviny obsiahnuté v potrave (aminokyseliny leucín a arginín), estrogény a cholecystokinín, ióny K, Ca, mastné kyseliny z tukov. Zníženie sekrécie inzulínu sa zaznamenáva so zvýšením hladiny antagonistu inzulínu - glukagónu v krvi. Vyrába sa v rovnakých ostrovčekoch pankreasu, ale v alfa bunkách. Úloha glukagónu pri rozklade a spotrebe glykogénu. Ten sa potom premení na glukózu. Postupom času (s vekom) sa sila a aktivita pankreatických ostrovčekov znižuje, čo sa prejaví po 40 rokoch.
Nedostatok syntézy inzulínu spôsobuje nezvratné zmeny v mnohých orgánoch a systémoch. Rýchlosť inzulínu v krvi dospelého je 3-25 μU / ml, po 58-60 rokoch - 7-36 μU / ml. Inzulín je tiež u tehotných žien vždy zvýšený.
Okrem reguláciehyperglykémia, inzulín má anabolickú a antikatabolickú funkciu. Inými slovami, oba tieto procesy sú účastníkmi metabolizmu. Jeden z nich aktivuje, druhý inhibuje metabolický proces. Ich konzistencia vám umožňuje udržiavať stálosť homeostázy tela.
Funkcie inzulínu
Inzulín tvorí niektoré z mechanizmov fermentácie v bunkách, čím podporuje metabolizmus. Keď sa uvoľní, zvyšuje príjem a využitie glukózy tkanivami, jej ukladanie vo svaloch a pečeni a tukovom tkanive.
Jeho hlavným účelom je dosiahnuť normoglykémiu. K tomu je potrebné niekam distribuovať glukózu, takže inzulín zvyšuje schopnosť buniek absorbovať glukózu, aktivuje enzýmy na jej glykolýzu, zvyšuje intenzitu syntézy glykogénu, ktorý ide do pečene a svalov, znižuje glukoneogenézu v pečeni, v r. ktoré zásoby glukózy v pečeni klesajú.
Anabolické funkcie
Anabolické funkcie zahŕňajú:
- Zvýšenie schopnosti buniek zachytávať aminokyseliny (leucín a valín).
- Zvýšenie prísunu minerálov do buniek - K, Ca, Mg, P.
- Aktivácia syntézy bielkovín a duplikácie DNA.
- Účasť na tvorbe esterov (esterifikácia) z mastných kyselín nevyhnutných pre vznik triglyceridov. Antikatabolická funkcia.
- Zníženie rozkladu bielkovín blokovaním procesu ich rozkladu na aminokyseliny (hydrolýza).
- Znížiť rozklad lipidov (lipolýzu, pri ktorej sa za normálnych okolností uvoľňujú mastné kyseliny do krvi).
Eliminácia (odstránenie) inzulínu
Tento proces prebieha v pečeni a obličkách. Viac ako polovica sa vylučuje pečeňou. Nachádza sa tu špeciálny enzým – inzulináza, ktorá inaktivuje inzulín zničením jeho štruktúrnych väzieb na aminokyseliny. 35 % inzulínu sa rozkladá v obličkách. Tento proces prebieha v lyzozómoch epitelu renálnych tubulov.
Inzulín môže zvýšiť alebo znížiť produkciu. Vyskytuje sa pri rôznych patológiách. Ak takéto porušenia trvajú dlhšie, vyvinú sa nezvratné zmeny v životne dôležitých systémoch tela.
Interakcia medzi glukózou a inzulínom
Glukóza je všadeprítomná zlúčenina v telesných tkanivách. Takmer všetky uhľohydráty, ktoré prichádzajú s jedlom, sa naň premenia. Najdôležitejšou vlastnosťou glukózy je slúžiť ako zdroj energie, najmä svaly a mozog si jej nedostatok okamžite všimnú.
Aby nedošlo k nedostatku glukózy v bunkách, je potrebný inzulín. Pôsobí ako kľúč pre bunky. Bez nej sa glukóza nemôže dostať do buniek, bez ohľadu na to, koľko cukru zjete. Na povrchu buniek sú špeciálne proteínové receptory pre väzbu na inzulín.
Hormón milujú najmä myocyty a adipocyty (tukové bunky) a nazývajú sa inzulín-dependentné. Tvoria takmer 70% všetkých buniek. Zabezpečujú procesy dýchania, krvného obehu, pohybu. Napríklad sval bez inzulínu nebude fungovať.
Biochémia inzulínovej neutralizácie glukózy
Je to tiež mnohostranný proces, ktorý sa vyvíja v etapách. Ako prvé sa okamžite aktivujú proteíny – transportéry, ktorých úlohou je zachytávať molekuly glukózy a transportovať ich cez membránu.
Bunka je nasýtená cukrom. Časť glukózy sa posiela do hepatocytov, kde sa premieňa na glykogén. Jeho molekuly už smerujú do iných tkanív. Čo spôsobuje nedostatok inzulínu v tele.
Nedostatok syntézy inzulínu spôsobuje diabetes 1. typu. Ak je produkcia hormónu dostatočná, ale bunky na ňu nereagujú v dôsledku objavenia sa inzulínovej rezistencie u nich, vzniká diabetes 2. typu.
Klasifikácia inzulínových prípravkov
Sú kombinované a jednodruhové. Tie obsahujú extrakt z pankreasu jedného zvieraťa.
Kombinované - kombinujú výťažky zo žliaz viacerých živočíšnych druhov. Dnes takmer nepoužívané.
Podľa pôvodu alebo druhu inzulín používajú ľudia a prasatá, hovädzí dobytok alebo veľryby. Líšia sa v niektorých aminokyselinách. Najpreferovanejšie po človeku je bravčové mäso, ktoré sa líši iba jednou aminokyselinou.
V Rusku sa inzulín z dobytka nepoužíva (líši sa o 3 aminokyseliny).
Podľa stupňa čistenia môže byť inzulín tradičný (obsahuje nečistoty iných pankreatických hormónov), monopeak (MP) - dodatočne filtrovaný na géli, nečistôt v ňom nie je viac ako 1•10−3, jednozložkový (MK) - vzostupne. Posledná je najčistejšia – 99% čistenie (1•10−6 nečistôt).
Inzulín sa tiež líši nástupom, vrcholom a trvaním účinku – môže byť ultrakrátky, krátky, stredný apredĺžený - dlhý a extra dlhý. Voľba je na lekárovi.
Ako doplniť inzulín
Metódy chirurgického a fyzického zotavenia doteraz neboli vytvorené. Inzulín je možné použiť iba v injekciách. PSSP môžu podporovať aj vyčerpaný pankreas – znižujú hyperglykémiu. Niekedy môže byť inzulínová terapia doplnená o HSL – to sú medikamentózne metódy.
Je však dosť improvizovaných spôsobov, ako ovplyvniť produkciu inzulínu: diéta so zníženým množstvom sacharidov, čo znamená fragmentáciu výživy a jedenia súčasne, frekvencia príjmu je 5-6 krát ročne deň. Je užitočné používať korenie, vyhýbať sa jednoduchým sacharidom a prejsť na komplexné s nízkym GI, zvýšiť vlákninu v strave, zelený čaj a viac morských plodov, správne bielkoviny a bylinnú medicínu. Odporúča sa aeróbne cvičenie a iná mierna fyzická aktivita, a to je odklon od hypodynamie, obezity, pretože, ako viete, fyzické cvičenia pomáhajú vyhnúť sa mnohým problémom.
