Типовые нарушения обмена веществ

Инсулин и его роль в организме

Инсулин и его роль в организме





Инсулин продуцируется инкреторной частью поджелудочной железы - образованиями, называемыми Лангергансовыми островками, в которых различаются три типа клеток:

- α-клетки, которые продуцируют глюкагон;

- β-клетки, секретирующие инсулин;

- δ-клетки, являющиеся источником гастрина и соматостатина.

Инсулин представляет собой белок с молекулярной массой 5800, содержащий в двух полипептидных цепях 51 аминокислотный остаток. Инсулин синтезируется в β-клетках из проинсулина, одноцепочечного предшественника с молекулярной массой около 3000, и накапливается в секреторных гранулах этих клеток. Высвобождение инсулина происходит следующим образом.

Согласно метаболической теории секреции инсулина глюкоза проникает в β-клетки, в которых после этого усиливается гликолиз. В процессе последнего возрастают уровни НАД•Н и НАДФ•Н, что вызывает увеличение концентрации цАМФ, а это, в свою очередь, ведет к накоплению в клетке ионов Са++, активирующих актиновые и миозиновые филаменты, входящие в состав цитоскелета β-клеток. Филаменты начинают сокращаться и выталкивать секреторные гранулы, содержащие инсулин.

По рецепторной теории секреции инсулина глюкоза не проникает в β-клетки, а соединяется со специфическими рецепторами, расположенными на их мембранах. В результате химического взаимодействия глюкозы и рецепторов запускается описанная выше внутриклеточная химическая реакция.

Таким образом, согласно обеим теориям, сигналом к высвобождению инсулина является повышение уровня глюкозы в крови. Однако нельзя не учитывать и другие возможные стимулы. Так, например, установлено, что выброс инсулина является значительно большим при пероральном введении глюкозы, чем при внутривенном, даже при одинаковой ее концентрации в крови в обоих случаях. По-видимому, при пероральном приеме глюкозы происходит выделение в кровь кишечных гормонов (гастрин, секретин), активирующих секрецию инсулина β-клетками. Также возможен и рефлекторный сигнал. Секреция инсулина стимулируется и при пероральном приеме белка, когда всосавшиеся в кишечнике и попавшие в кровь аминокислоты контактируют со специфическими рецепторами β-клеток и также дают сигнал к высвобождению инсулина. Однако наиболее мощным активатором секреции инсулина является все же повышение уровня глюкозы в крови.

Продукция инсулина находится под контролем целого ряда внепанкреатических факторов. Так, катехоламины тормозят его секрецию. Этот механизм имеет важное приспособительное значение. При любом стрессе происходит массивный выброс катехоламинов, в результате чего выработка инсулина уменьшается, что в свою очередь ведет к распаду гликогена и снижению инфузии глюкозы в клетки. Возникает гипергликемия. В процессе стресса биоэнергетика клеток истощается. Когда стресс проходит, глюкоза вновь начинает нормально проникать в клетки, а на фоне гипергликемии - в повышенных количествах, что приводит к быстрому восстановлению их энергетического уровня.

Эксперименты показали, что секреция инсулина подавляется также при стимуляции вентро-медиальных ядер гипоталамуса, при возрастании содержания в тканях организма простагландина А. Таким образом, выделение инсулина и поддержание его в крови на необходимом уровне представляет собой сложный процесс, регулируемый как гуморальными, так и нервными факторами.

Теперь рассмотрим точки приложения инсулина в организме.

Инсулин влияет на обмен углеводов следующим образом:

- активирует гексокиназу и глюкокиназу, запуская таким образом процесс фосфорилирования глюкозы - ключевую биохимическую реакцию, стоящую в начале пути как анаэробного, так и аэробного расщепления углеводов;

- активирует фосфофруктокиназу, обеспечивая фосфорилирование фруктозо-6-фосфата, что играет важную роль как в процессах гликолиза, так и глюконеогенеза;

- активирует глнкогенсинтетазу, стимулируя тем самым синтез гликогена из глюкозы, то есть интенсифицирует гликогенез;

- ингибирует фосфоэнолпируваткарбоксикиназу, то есть тем самым тормозит ключевую реакцию глюконеогенеза: превращение пирувата в фосфоэнолпируват;

- активирует синтез уксусной кислоты из лимонной в цикле Кребса;

- является необходимым для транспорта глюкозы через клеточную мембрану, в особенности в мышцах и жировой ткани. Механизм этой активации пока не уточнен. Предполагают, что соединяясь с рецепторами клеточной мембраны, инсулин резко меняет интенсивность транспортных трансмембранных процессов, и таким образом глюкоза получает доступ внутрь клетки.

Существенна роль инсулина в регуляции жирового обмена, поскольку он:

- активируя фосфодиэстеразу, тем самым усиливает распад цАМФ, в результате чего подавляется активация липазы и не происходит расщепления триацилгли-церинов (другими словами, инсулин тормозит липолиз в жировой ткани);

- усиливает синтез из жирных кислот АцКоА, а не кетоновых тел, тем самым тормозит кетогенез, ускоряя также утилизацию кетоновых тел клетками.

В области регуляции белкового обмена инсулин:

- увеличивает поглощение аминокислот тканями за счет усиления их транспорта через клеточные мембраны;

- стимулирует синтез белка в клетках за счет усиления транспорта аминокислот, активации ферментов белкового синтеза, обеспечения белковосинтетических процессов энергией;

- тормозит распад белков;

- снижает интенсивность окисления аминокислот.

В отношении водно-электролитного обмена инсулин:

- усиливает поглощение калия мышцами и печенью;

- снижает экскрецию натрия с мочой;

- способствует задержке воды в организме.

Резюмируя изложенное, можно сказать, что инсулин является одним из основных регуляторов обмена веществ в организме, осуществляющим свое воздействие следующим образом.

Согласно современным представлениям, на мембранах клеток находятся особые гликопротеиновые образования, являющиеся рецепторами инсулина. Наибольшее их количество (до 250 000 рецепторов на клетку) - в гепатоцитах, а наименьшее (до 5000 рецепторов на клетку) - в жировой ткани. Таким образом, клетки организма обладают поистине бессчетным количеством инсулиновых рецепторов, однако, в норме функционирует всего до 10% от их общего количества. Другими словами, система захвата инсулина клетками многократно сдублирована, что свидетельствует об ее исключительной важности для организма.

Инсулин вступает в химическую реакцию с рецептором клетки и генерирует биологический сигнал, меняющий мембранно-транспортные характеристики. Далее комплекс инсулин-рецептор проникает в клетку, где расщепляется ферментами лизосом, и освободившийся инсулин начинает принимать непосредственное участие во внутриклеточных процессах.

Разрушается инсулин в основном в печени (40-60%) и в почках (15-20%). В печени его разрушает энзим инсулиназа, в почках и других тканях его расщепление осуществляется протеолитическими ферментами лизосом.

Ваша оценка: Нет Средняя: 4.7 (10 votes)