Механизм действия инсулина схема

Механизм действия инсулина

Механизм действия инсулина схема

Рецепторы для инсулина находятся восновном в печени, мышцах и жировойткани.

Они состоят из 2-х α-субъединиц,расположенных вне клетки и являющимисяраспознающей частью, и 2-х β-субъединиц,которые прошивают клеточную мембранунасквозь и обладают тирозинкиназнойактивностью.

Инсулин связывается сα-субъединицами, повышает активностьтирозинкиназы β-субъединиц, что приводитк фосфорилированию белков внутри клетки:белков, транспортирующих глюкозу,белков, транспортирующих ионы калия ифосфатов в клетку , гексокиназы,гликогенсинтетазы и других, что приводитк изменению обменных процессов. Затемкомплекс инсулина с рецептором проникаетв клетку, где распадается. Рецепторвновь встраивается в мембрану, а инсулинспособствует поглощению аминокислотклетками, активирует функции рибосомногобелка, затем переваривается лизосомами.

Инсулин + рецептор
Фосфорилирование
Активациясинтеза GLUT 4(глюкозо-транспортер, система облегченной диффузии глюкозы)Активация ферментов
Увеличивается захват глюкозы тканямиГексокиназаПируваткиназаФосфофруктокиназаГликогенсинтетаза
«Запирание» глюкозыв тканяхУвеличиваетсяутилизацияглюкозы (гликолиз)Увеличивается образованиегликогена(гликогенез)

Физиологические эффекты инсулина.

  1. Гипогликемизирующее действие: увеличивает транспорт глюкозы через мембраны клеток, активирует фосфорилирование глюкозы, увеличивает синтез гликогена, угнетает гликогенолиз и глюконеогенез.

  2. Влияние на жировой обмен:активирует образование и депонирование триглицеридов, тормозит превращение жирных кислот в кетокислоты, снижает липолиз, угнетая внутриклеточную липазу.

  3. Влияние на белковый обмен:увеличивает синтез белков из аминокислот, тормозит превращение аминокислот в кетокислоты.

Применение инсулина:

  1. Для лечения сахарного диабета.

У детей развивается сахарный диабет1-го типа, вызванный деструкцией β-клетокПЖ и абсолютной инсулиновой недостаточностью(аутоиммунный, идиопатический).

Дозирование инсулина:в зависимостиот уровня глюкозы в крови, глюкозурии,ацетонурии. 1 ЕД инсулина утилизирует2,5-5 г сахара. Более точно: 1 ЕД инсулинаснижает гликемию на 2,2 ммоль/л (в нормеуровень глюкозы натощак = 3,3-5,5 ммоль/л)или 0,3 – 0,8 ЕД/кг массы тела в сутки.

Сначала берут максимальную цифру, затемдозу подбирают индивидуально. Во времяподбора дозы инсулина уровень глюкозыв крови измеряют до 7-9 раз в сутки.Чувствительность детей к инсулинунамного выше, чем у взрослых.

Схемы применения инсулина.

– традиционная: инсулин короткогодействия вводят подкожно или внутримышечно4-5 раз в сутки за 30 минут до еды.

– базис-болюсная (интенсифицированная):инсулин короткого действия за 30 минутдо еды + инъекции инсулинов среднего идлительного действия, они обеспечиваютбазальный уровень инсулина, но неустраняют постпрандиальную гипергликемию, которую устраняют инсулины короткогодействия (лучше всего – хумалог).

  1. Инсулины также применяются

– для повышения аппетита при дефицитемассы тела,

– в составе поляризующей терапии,

– при сахарном диабете 2-го типа,

– при шизофрении (коматозная терапия).

Побочные эффекты:

  1. Гипогликемия(переносится тяжелее, чем гипергликемия):

Тахикардия, потливость, тремор, тошнота,чувство голода, нарушение функции ЦНС(спутанность сознания, странноеповедение), энцефалопатия, судороги,кома.

Помощь: легкоусвояемый завтрак, сладость.При коме в/в 40% раствор глюкозы.

  1. Липодистрофиив местах введения инсулина – исчезновение или увеличение отложения подкожного жира.

    Развивается в результате введения плохо очищенных инсулинов, при нарушении техники введения препарата (холодный, поверхностное введение (надо глубоко подкожно)) введение в одно и то же место.

    Наиболее быстро и полно инсулин всасывается из подкожной клетчатки передней брюшной стенки, медленнее из области плеча, передней поверхности бедра и совсем медленно – из подлопаточной области и ягодиц. В одно место не вводится более 16 ЕД инсулина, 1 раз в 60 дней.

  2. Аллергические реакции (зуд, сыпь, анафилактический шок). Это результат плохой очистки инсулина, на консерванты, на животный инсулин. Надо перевести больного на менее иммуногенный препарат (человеческий инсулин), назначить антигистаминные препараты, ГК.

  3. Отеки мозга, легких, внутренних органов.

  4. Увеличение массы тела (ожирение).

  5. Атрофия β-клеток, инсулинорезистентность(развивается при потребности в инсулине более 2 ЕД/кг массы тела, при введении более 60 ЕД в сутки).

Диабетическая кома.

  • Кетоацидотическая
  • Гиперосмолярная
  • Лактатацидотическая

Электролитные сдвиги, нарушение обменавеществ, потеря сознания, угнетениерефлексов, анурия, гемодинамическиерасстройства.

Дифференцировка сложная: в/в 40% растворглюкозы.

Лечение:

  1. В/в капельно инсулины короткого действия (10-20 ЕД) + глюкоза по необходимости.

  2. Дополнительно подкожно или в/м 5-10 ЕД инсулина при контроле уровня глюкозы.

  3. Инфузионная терапия – изотонические растворы натрия хлорида, калия хлорида.

  4. При рН крови меньше 7,0 в/в раствор гидрокарбоната натрия.

  5. Кокарбоксилаза для уменьшения уровня кетоновых тел.

Инсулиннезависимый сахарный диабет2-го типа

Назначаются пероральные гипогликемизирующиесредства, которые в педиатрии неиспользуются.

Пероральные гипогликемические средства

Источник: https://studfile.net/preview/4106046/page:2/

Инсулин: состав гормона

Образующийся в поджелудочной железе гормон является предшественником инсулина. В процессе нескольких последовательных друг за другом химических реакций он преобразуется в активную форму гормона, которая способна выполнять предназначенные для нее функции в организме.
Каждая молекула инсулина имеет в своем составе 2 полипептидные цепи, связанные дисульфидными мостиками (С-пептидом):

  1. А-цепь. Она включает в себя 21 аминокислотный остаток.
  2. В-цепь. В ее состав входит 30 аминокислотных остатков.

Инсулин отличается высокой скоростью оказываемого действия, поэтому в течение часа с момента выработки синтезируется. Стимулом для производства гормона является поступление пищи с большим количеством углеводов, в результате чего происходит скачок в крови значения глюкозы.

Инсулин у каждого биологического вида имеет структурные отличия, поэтому его роль в регулировании углеводного обмена тоже разная. Наиболее схожим с человеческим гормоном считается инсулин свиньи, отличающийся от него лишь 1 аминокислотным остатком. Инсулин быка отличается от гормона человека тремя такими остатками.

Как регулируется значение глюкозы в крови?

Оптимальная концентрация сахара поддерживается благодаря выполнению всеми системами организма своих функций. Тем не менее, главная роль в таком процессе принадлежит действию гормонов.

На концентрацию глюкозы воздействуют 2 группы гормонов:

  1. Инсулин (естественный гипергликемический гормон) – снижает ее уровень.
  2. Гормоны гипергликемической группы (например, гормон роста, глюкагон, адреналин) – увеличивают ее уровень.

В тот момент, когда значение глюкозы становится ниже физиологического уровня, выработка инсулина замедляется. В случае критического падения сахара в крови, начинается высвобождение гормонов гипергликемической группы, которые направляют глюкозу из клеточных запасов. Для подавления дальнейшего выделения в кровь инсулина активизируются гормоны стресса и адреналин.

На выработку, действие инсулина или утрату восприимчивости клеточных мембран к этому гормону могут оказать влияние следующие факторы:

  • Нарушение процесса созревания инсулина, а также его рецептора;
  • Возникновение измененных молекул, а также нарушение их биологических функций;
  • Присутствие в организме антител к действию гормона, что приводит к потере связи между гормоном и его рецептором;
  • Деградация рецепторов гормона;
  • Нарушение процесса эндоцитоза гормона с рецептором.

Любое препятствие на пути поступления сигнала от инсулина в клетку способно полностью или частично нарушить его влияние на весь процесс метаболизма. Важно понимать, что в таком состоянии организма высокая концентрация гормона не может исправить ситуацию.

Влияние инсулина и его роль

Инсулин выполняет важные функции в организме и оказывает многогранное действие на обменные процессы.

Воздействие гормона в зависимости от оказанного эффекта принято делить на 3 основные группы:

  • Анаболическое;
  • Метаболическое;
  • Антикатаболическое.

Метаболическое воздействие проявляется следующим образом:

  1. Усиливается поглощение клетками поступающих в организм веществ. Глюкоза является одним из важных компонентов, поэтому ее усвоение позволяет регулировать в крови уровень сахара.
  2. Повышается объем синтеза такого полисахарида, как гликоген.
  3. Снижается интенсивность гликогенеза (уменьшается формирование глюкозы в печени из различных веществ).

Анаболическое действие гормона призвано усилить биосинтез белковых компонентов и репликацию ДНК (дезоксирибонуклеи́новой кислоты). Инсулин под влиянием этого свойства помогает превратить глюкозу в такие органические соединения, как триглицериды. Это позволяет создать условия, необходимые для скопления жиров в момент недостатка гормона.

Антикатаболическое влияние охватывает 2 направления:

  • Понижает степень гидролиза белков (деградации);
  • Сокращает проникновение жирных кислот в кровяные клетки;
  • Под воздействием инсулина в крови сохраняется нормальный уровень сахара

.

Эффект от воздействия инсулина проявляется через специальный рецептор и возникает спустя разное по продолжительности время:

  • Через короткий период (минуту или даже секунды), когда выполняются функции транспортировки, ингибирование ферментов, синтез рибонуклеиновой кислоты, фосфорилирование белков;
  • Спустя длительное время (до нескольких часов) в случае синтеза ДНК, белка и процесса клеточного роста.

Как действует гормон?

Инсулин участвует практически во всех процессах обмена, но основное его действие касается метаболизма углеводов. Влияние на эти вещества, оказываемое гормоном, связано во многом с усилением скорости доставки через клеточные мембраны излишек глюкозы.

В результате этого активизируются инсулиновые рецепторы, и приводится в действие внутриклеточный механизм, способный влиять напрямую на усвоение клетками глюкозы.

Механизм действия инсулина основан на урегулировании численности мембранных белков, доставляющих эти вещества.

Транспортировка глюкозы тканям полностью зависит от инсулина. Эти ткани имеют огромное значение для человеческого организма и отвечают за такие важные функции, как дыхание, движение, кровообращение и формирование запаса энергии, выделенной из поступившей пищи.

Рецепторы гормона, расположенные в клеточной мембране, имеют следующий состав:

  1. Альфа-субъединицы (2 штуки). Они расположены вне клетки.
  2. Бета-субъединицы (2 штуки). Они пересекают клеточную мембрану, затем переходят в цитоплазму.

Эти составляющие образованы двумя полипептидными цепочками, соединены между собой дисульфидными связями и характеризуются тирозинкиназной активностью.

После связи рецептора с инсулином происходят такие события, как:

  1. Конформация рецептора подлежит изменению, затрагивая сначала только а-субъединицу. В результате такого взаимодействия появляется тирозинкиназная активность у второй субъединицы (бета), запускается цепь реакций для усиления действия ферментов.
  2. Рецепторы в процессе соединения между собой формируют микроагрегаты или пятна.
  3. Происходит интернализация рецепторов, в результате чего появляется соответствующий сигнал.

Если инсулин содержится в плазме в больших количествах, то численность рецепторов сокращается, а чувствительность клеток к гормону падает. Снижение регуляции числа рецепторов объясняется их потерей в период проникновения инсулина в клеточную мембрану. В результате такого нарушения возникает ожирение или развивается такое заболевание, как сахарный диабет (чаще всего 2 типа).

Виды гормона и продолжительность его действия

Кроме естественного инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой, некоторым людям приходится применять гормон в форме лекарственного препарата. Средство поступает в клетки путем выполнения соответствующих подкожных инъекций.

Продолжительность действия такого инсулина делится на 3 категории:

  1. Начальный период, когда инсулин попадает в кровь пациента. В это время гормон имеет сахароснижающий эффект.
  2. Пик. В этот период достигается максимальная точка снижения глюкозы.
  3. Длительность. Этот промежуток длится дольше, чем предыдущие периоды. За это время уменьшается содержание в крови сахара.

В зависимости от продолжительности эффекта от инсулина, применяемый в медицине гормон может быть следующих видов:

  1. Базальный. Он действует целые сутки, поэтому в день достаточно одной инъекции. У базального гормона отсутствует пик действия, он не понижает сахар на какое-то время, а позволяет поддерживать фоновое значение глюкозы в течение всего дня.
  2. Болюсный. Гормон является более оперативным средством воздействия на значение в крови глюкозы. Попадая в кровь, он сразу производит необходимый эффект. Пик действия болюсного гормона приходится как раз на приемы пищи. Он используется пациентами диабета первого типа, чтобы скорректировать уровень сахара с помощью соответствующей дозы инъекции.

Дозировка инсулина не должна рассчитываться пациентами с диабетом самостоятельно. Если количество единиц гормона значительно превысит норму, то может случиться даже летальный исход. Спасти жизнь можно будет только в случае пребывания пациента в ясном сознании. Для этого нужно сделать инъекцию глюкозы еще до наступления диабетической комы.

Инъекции гормона: распространенные ошибки

Эндокринологам часто приходится слышать во время практики жалобы от пациентов на неэффективность инъекций инсулина. Сахар в крови может и не снизиться, если в процессе введения гормона была нарушена техника.

Спровоцировать это могут следующие факторы:

  1. Использование просроченного инсулина, когда уже истек срок годности.
  2. Нарушение основных правил транспортировки и условий хранения препарата.
  3. Смешивание разных типов гормона в 1 флаконе.
  4. Попадание воздуха в подготовленный для инъекции шприц.
  5. Нанесение спирта на участок для инъекции, что приводит к разрушению инсулина.
  6. Применение поврежденного шприца или иглы во время инъекции.
  7. Быстрое извлечение иглы сразу после введения гормона, что могло привести к потере части лекарства. В результате в организм инсулин поступил в недостаточном количестве. Такая ошибка может стать причиной гипергликемии (резкому подъему сахара). В противном случае, когда инсулина поступило больше, чем требовалось для нейтрализации глюкозы, наступает гипогликемия (падение сахара). Оба состояния опасны для пациентов, страдающих диабетом.

Статью просмотрели 4 953 раз

Источник: http://diabet-med.su/mexanizm-dejstviya-insulina.html

Инсулин. Физиологические эффекты инсулина. Схема транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Основные эффекты инсулина

Механизм действия инсулина схема

Оглавление темы “Гормон околощитовидных желез. Гормоны эпифиза. Гормоны поджелудочной железы. Гормоны половых желез. Гормоны тимуса.”:
1. Околощитовидные железы. Паратирин. Паратгормон. Кальцитриол. Регуляторные функции гормона околощитовидных желез.
2. Эпифиз. Мелатонин. Гормоны эпифиза.

Регуляторные функции гормонов эпифиза.
3. Гормоны поджелудочной железы. Островки Лангерганса. Соматостатин. Амилин. Регуляторные функции гормонов поджелудочной железы.
4. Инсулин. Физиологические эффекты инсулина. Схема транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Основные эффекты инсулина.
5. Глюкагон.

Физиологические эффекты глюкагона. Основные эффекты глюкагона.
6. Половые железы. Гормоны половых желез. Регуляторные функции гормонов половых желез.
7. Андрогены. Ингибин. Эстрогены. Тестостерон. Лютропин. Фоллитропин. Гормоны семенников и их эффекты в организме.
8. Женские половые гормоны.

Гормоны яичников и их эффекты в организме. Эстрогены. Эстрадиол. Эстрон. Эстриол. Прогестерон.
9. Гормоны плаценты. Эстриол. Прогестерон. Хорионический гонадотропин.
10. Гормоны тимуса. Тимозин. Тимопоэтин. Тимулин. Регуляторные функции гормонов тимуса.

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.

Инсулин оказывает влияние на все виды обмена веществ, способствует анаболическим процессам, увеличивая синтез гликогена, жиров и белков, тормозя эффекты многочисленных контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов и соматотропина).

Все эффекты инсулина по скорости их реализации подразделяют на 4 группы: очень быстрые (через несколько секунд) — гиперполяризация мембран клеток (за исключением гепатоцитов), повышение проницаемости для глюкозы, активация Na-K-АТФазы, входа К+ и откачивания Na , подавление Са-насоса и задержка Са2+; быстрые эффекты (в течение нес кольких минут) — активация и торможение различных ферментов, подавляющих катаболизм и усиливающих анаболические процессы; медленные процессы (в течение нескольких часов) — повышенное поглощение амиминокислот, изменение синтеза РНК и белков-ферментов; очень медленные эффекты (от часов до суток) — активация митогенеза и размножения клеток.

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.

– Также рекомендуем “Глюкагон. Физиологические эффекты глюкагона. Основные эффекты глюкагона.”

Источник: https://meduniver.com/Medical/Physiology/88.html

Инсулин – самый молодой гормон

Механизм действия инсулина схема

Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Всего в зрелом инсулине человека присутствует 51 аминокислота и его молекулярная масса равна 5,7 кДа.

Синтез

Инсулин синтезируется в β-клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, на N-конце которого находится концевая сигнальная последовательность из 23 аминокислот, служащая проводником всей молекулы в полость эндоплазматической сети. Здесь концевая последовательность сразу отщепляется и проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи.

На данном этапе в молекуле проинсулина присутствуют А-цепь, В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для “созревания” гормона .

По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (31 аминокислота) и формируется готовая молекула инсулина.

В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn2+.

Схема синтеза инсулина

Около 15% молекул проинсулина поступает в кровоток. Проинсулин обладает более слабой активностью (около 1:10), но большим периодом полувыведения (около 3:1), по сравнению с инсулином. Поэтому повышение его уровня может вызывать гипогликемические состояния, что наблюдается при инсулиномах.

Регуляция синтеза и секреции

Секреция инсулина происходит постоянно, и около 50% инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи или иными влияниями. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина.

Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л. Особенностью этой стимуляции является двухфазное усиление секреции инсулина:

  • первая фаза длится 5-10 минут и концентрация гормона может 10-кратно возрастать, после чего его количество понижается,
  • вторая фаза начинается примерно через 15 минут от начала гипергликемии и продолжается на протяжении всего ее периода, приводя к увеличению уровня гормона в 15-25 раз.

Чем дольше в крови сохраняется высокая концентрация глюкозы, тем большее число β-клеток подключается к секреции инсулина.

Индукция синтеза инсулина происходит от момента проникновения глюкозы в клетку до трансляции инсулиновой мРНК. Она регулируется повышением транскрипции гена инсулина, повышением стабильности инсулиновой мРНК и увеличением трансляции инсулиновой мРНК.

Активация секреции инсулина

1. После проникновения глюкозы в β-клетки (через ГлюТ-1 и ГлюТ-2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе),2. Далее глюкоза аэробно окисляется, при этом скорость окисления глюкозы линейно зависит от ее количества,3. В результате нарабатывается АТФ, количество которого также прямо зависит от концентрации глюкозы в крови,

4. Накопление АТФ стимулирует закрытие ионных K+-каналов, что приводит к деполяризации мембраны,

5. Деполяризация мембраны приводит к открытию потенциал-зависимых Ca2+-каналов и притоку ионов Ca2+ в клетку,
6. Поступающие ионы Ca2+ активируют фосфолипазу C и запускают кальций-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием ДАГ и инозитол-трифосфата (ИФ3),
7. Появление ИФ3 в цитозоле открывает Ca2+-каналы в эндоплазматической сети, что ускоряет накопление ионов Ca2+ в цитозоле,
8. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу,
9. Далее происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток.

 Схема внутриклеточной регуляции секреции инсулина при участии глюкозы

Описанный ведущий механизм может корректироваться в ту или иную сторону под действием ряда других факторов, таких как аминокислоты, жирные кислоты, гормоны ЖКТ и другие гормоны, нервная регуляция.

Из аминокислот на секрецию гормона наиболее значительно влияют лизин и аргинин. Но сами по себе они почти не стимулируют секрецию, их эффект зависит от наличия гипергликемии, т.е. аминокислоты только потенциируют действие глюкозы.

Свободные жирные кислоты также являются факторами, стимулирующими секрецию инсулина, но тоже только в присутствии глюкозы. 

Логичной является положительная чувствительность секреции инсулина к действию гормонов желудочно-кишечного тракта – инкретинов (энтероглюкагона и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида), холецистокинина, секретина, гастрина, желудочного ингибирующего полипептида.

Клинически важным и в какой-то мере опасным является усиление секреции инсулина при длительном воздействии соматотропного гормона, АКТГ и глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов. При этом возрастает риск истощения β-клеток, уменьшение синтеза инсулина и возникновение инсулинзависимого сахарного диабета. Такое может наблюдаться при использовании указанных гормонов в терапии или при патологиях, связанных с их гиперфункцией.

Нервная регуляция β-клеток поджелудочной железы включает адренергическую и холинергическую регуляцию.

Любые стрессы (эмоциональные и/или физические нагрузки, гипоксия, переохлаждение, травмы, ожоги) повышают активность симпатической нервной системы и подавляют секрецию инсулина за счет активации α2-адренорецепторов.

С другой стороны, стимуляция β2-адренорецепторов приводит к усилению секреции.

Также выделение инсулина повышается n.vagus, в свою очередь находящегося под контролем гипоталамуса, чувствительного к концентрации глюкозы крови.

К лекарственным регуляторам секреции инсулина относятся производные сульфанилмочевины (глибенкламид, гликлазид) и глиниды (старликс, новонорм). Обе группы связываются с разными участками одного рецептора и блокируют АТФ-зависимые калиевые каналы, открывая Ca2+-каналы, и этим индуцируя секрецию инсулина.

Мишени

Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных, но в разном количестве. Нервные клетки не имеют рецепторов к инсулину, т.к. последний просто не проникает через гематоэнцефалический барьер.

Наибольшая концентрация рецепторов наблюдается на мембране гепатоцитов (100-200 тыс на клетку) и адипоцитов (около 50 тыс на клетку), клетка скелетной мышцы имеет около 10 тысяч рецепторов, а эритроциты – только 40 рецепторов на клетку.

Механизм действия

После связывания инсулина с рецептором активируется ферментативный домен рецептора. Так как он обладает тирозинкиназной активностью, то фосфорилирует внутриклеточные белки – субстраты инсулинового рецептора. Дальнейшее развитие событий обусловлено двумя направлениями: MAP-киназный путь и ФИ-3-киназный механизмы действия (подробно).

При активации фосфатидилинозитол-3-киназного механизма результатом являются быстрые эффекты – активация ГлюТ-4 и поступление глюкозы в клетку, изменение активности “метаболических” ферментов – ТАГ-липазы, гликогенсинтазы, гликогенфосфорилазы, киназы гликогенфосфорилазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы и других.

При реализации MAP-киназного механизма (англ. MAP – mitogen-activated protein) регулируются медленные эффекты – пролиферация и дифференцировка клеток, процессы апоптоза и антиапоптоза.

Скорость эффектов действия инсулина

Биологические эффекты инсулина подразделяются по скорости развития:

Очень быстрые эффекты (секунды)

Эти эффекты связаны с изменением трансмембранных транспортов:

1. Активации Na+/K+-АТФазы, что вызывает выход ионов Na+ и вход в клетку ионов K+, что ведет к гиперполяризации мембран чувствительных к инсулину клеток (кроме гепатоцитов).

2. Активация Na+/H+-обменника на цитоплазматической мембране многих клеток и выход из клетки ионов H+ в обмен на ионы Na+. Такое влияние имеет значение в патогенезе артериальной гипертензии при сахарном диабете 2 типа.

3. Угнетение мембранной Ca2+-АТФазы приводит к задержке ионов Ca2+ в цитозоле клетки.

4. Выход на мембрану миоцитов и адипоцитов переносчиков глюкозы ГлюТ-4 и увеличение в 20-50 раз объема транспорта глюкозы в клетку.

Быстрые эффекты (минуты)

Быстрые эффекты заключаются в изменении скоростей фосфорилирования и дефосфорилирования метаболических ферментов и регуляторных белков.

Печень

  • торможение эффектов адреналина и глюкагона (фосфодиэстераза),
  • ускорение гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
  • усиление синтеза жирных кислот (ацетил-SКоА-карбоксилаза),
  • формирование ЛПОНП,
  • повышение синтеза холестерина (ГМГ-SКоА-редуктаза),

Мышцы

  • торможение эффектов адреналина (фосфодиэстераза),
  • стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация ГлюТ-4),
  • стимуляция гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
  • усиливает транспорт нейтральных аминокислот в мышцы,
  • стимулирует трансляцию (рибосомальный синтез белков).

Жировая ткань

  • стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация Глют-4),
  • активирует запасание жирных кислот в тканях (липопротеинлипаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы),
  • создание возможности для запасания ТАГ (инактивация гормон-чувствительной-липазы).

Медленные эффекты (минуты-часы)

Медленные эффекты заключаются в изменении скорости транскрипции генов белков, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток, например:

1. Индукция синтеза ферментов в печени

  • глюкокиназы и пируваткиназы (гликолиз),
  • АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы (синтез жирных кислот),
  • глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (пентозофосфатный путь),

2. Индукция в адипоцитах синтеза глицеральдегидфосфат-дегидрогеназы и синтазы жирных кислот.

3. Репрессия синтеза мРНК, например, для ФЕП-карбоксикиназы (глюконеогенез).

4. Обеспечивает процессы трансляции, повышая фосфорилирование по серину рибосомального белка S6.

Очень медленные эффекты (часы-сутки)

Очень медленные эффекты реализуют митогенез и размножение клеток. Например, к этим эффектам относится

1. Повышение в печени синтеза соматомедина, зависимого от гормона роста.

2. Увеличение роста и пролиферации клеток в синергизме с соматомединами.

3. Переход клетки из G1-фазы в S-фазу клеточного цикла.

Инактивация инсулина

Удаление инсулина из циркуляции происходит после его связывания с рецептором и последующей интернализации (эндоцитоза) гормон-рецепторного комплекса, в основном в печени и мышцах.

После поглощения комплекс разрушается и белковые молекулы лизируются до свободных аминокислот. В печени захватывается и разрушается до 50% инсулина при первом прохождении крови, оттекающей от поджелудочной железы.

В почках инсулин фильтруется в первичную мочу и, после реабсорбции в проксимальных канальцах, разрушается.

Гипофункция

Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Для диагностики этих патологий в клинике активно используют нагрузочные пробы и определение концентрации инсулина и С-пептида.

Найти

Появился вопрос? Спрашиваем в группе

Общая биохимия

Источник: https://biokhimija.ru/gormony/insulin.html

Механизм действия инсулина на углеводный обмен в организме (биохимия)

Механизм действия инсулина схема

Как показывает мировая статистика, от сахарного диабета страдает более 20% населения нашей планеты. Причем у большинства из этих людей был диагностирован инсулинозависимый диабет, вылечить который не представляется возможным. Но это не говорит о том, что больной не может вести привычный образ жизни.

Все, что для этого нужно, обеспечить свой организм инсулином. С этой целью применяются специальные инъекции, постановка которых осуществляется строго по схеме, выписанной врачом. Но каков механизм действия инсулина? И как он помогает диабетикам?

Роль инсулина в человеческом организме

Инсулин представляет собой особый гормон, который принимает участие в углеводном обмене. Именно он занимается расщеплением глюкозы и обеспечивает насыщение клеток организма необходимой энергией.

Продуцированием этого гормона занимается поджелудочная железа.

При нарушении целостности или функционирования клеток этого органа инсулин вырабатывается в маленьком количестве, в результате чего организм начинает испытывать в нем дефицит, что проявляется повышением уровня сахара в крови.

При этом нарушается работа почек и печени, в организме начинают скапливаться токсичные вещества, негативно влияющие на все внутренние органы и системы.

И в первую очередь от этого страдает сосудистая система.

Под воздействием сахара и токсичных веществ снижается тонус стенок сосудов, они становятся хрупкими и ломкими, на фоне чего риски развития инсульта и инфаркта миокарда увеличиваются в несколько раз.

Повышенное содержание сахара в крови оказывает влияние и на регенерационные процессы в организме. Это особенно заметно по состоянию кожных покровов. Любые порезы и раны заживают очень долго, часто подвергаются инфицированию и перерастают в язвы. А это тоже является опасным, так как при нагноении язв вероятность развития гангрены также возрастает.

Так как инсулин играет немаловажную роль в пищеварении, от его дефицита сильно страдают органы ЖКТ. Увеличиваются риски развития гастрита, панкреатита и многих других заболеваний. И чтобы избежать негативных последствий от развития сахарного диабета, врачи назначают заместительную терапию, которая обязательно включает в себя инсулиновые инъекции.

Действие на углеводный обмен

Как уже стало понятно, инсулин – это гормон, который принимает участие практически во всех процессах, происходящих в организме. Но так как речь идет непосредственно о сахарном диабете, необходимо более детально рассмотреть действие инсулина на углеводный обмен.

В том случае, если в организме наблюдается дефицит этого гормона, то это влечет за собой нарушение процесса проникновения глюкозы сквозь клетки мышечных тканей, в результате чего наблюдается снижение энергетических запасов. Когда уровень инсулина повышается до нормальных значений, этот процесс восстанавливается, причем естественным путем.

Потребность организма в инсулине в зависимости от степени физических нагрузок

Однако при повышенной физической активности мембраны клеток повышают свою проницаемость и поглощают намного больше глюкозы, чем обычно. И происходит это даже в том случае, если уровень сахара в крови является очень низким. Но риски развития гипогликемической комы в данном случае возрастают в несколько раз.

Инсулиновый рецептор играет немаловажную роль в процессе гомеостаза глюкозы. Если он нарушается, это приводит к дегенеративным изменениям в клетках, что провоцирует развитие многих заболеваний, среди которых находится не только сахарный диабет, но и рак.

Из чего делают инсулин для диабетиков

Рассматривая действие инсулина, нельзя не сказать о его воздействии на печень. Именно в этом органе организм откладывает излишки глюкозы как бы прозапас, высвобождая ее только тогда, когда уровень сахара в крови снижается до критических отметок.

И еще один важный момент: инсулин, как уже говорилось выше, участвует в процессе гликолиза, активируя синтез определенных ферментов, без которых расщепление и усвоение клетками глюкозы является невозможным.

Действие на белковый обмен

Инсулин играет немаловажную роль не только в углеводном обмене, но и в белковом.

Именно он обеспечивает расщепление белков, поступающих вместе с пищей, на аминокислоты, которые активизируют в организме синтез собственных белков.

При дефиците инсулина этот процесс нарушается, что приводит к различным осложнениям. Помимо этого, инсулин обеспечивает ускорение транскрипции ДНК, стимулируя образование РНК.

Действие на жировой обмен

Инсулин принимает также активное участие в липогенезе – синтезе жирных кислот. Их формирование происходит в процессе распада углеводов. А жирные кислоты являются также очень важными для организма, так как без них происходит нарушение жирового обмена, что сопровождается развитием ожирения и отложением жировых клеток во внутренних органах.

Инъекции инсулина

При развитии сахарного диабета действовать нужно незамедлительно. Как правило, сначала у людей диагностируется СД2, и только при несоблюдении диет и правил приема лекарственных препаратов развивается СД1, при котором без инсулиновых инъекций просто не обойтись.

При развитии сахарного диабета 1 типа вернуться к привычной жизни позволяют только инъекции инсулина

На сегодняшний день выделяются следующие типы инсулиносодержащих препаратов:

  • Быстрого действия. Действовать начинают уже спустя 5 минут после подкожного введения и достигают своего максимального пика через 1 час. Но,такие препараты обладают одним недостатком – действуют они недолго, и их введение необходимо осуществлять перед каждым приемом пищи либо при наступлении гипогликемической комы.
  • Короткого действия. Эффективность наблюдается спустя 30 минут после введения. Применяются такие инъекции также перед едой. Однако его действие длится намного дольше, чем у инсулина быстрого действия.
  • Среднего действия. Такие препараты применяются в комплексе с инсулинами быстрого или короткого действия. Эффективность после их приема наблюдается в течение нескольких часов.
  • Длительного действия. Препараты гипогликемического действия, эффективность которых наблюдается на протяжении суток. Однако применять такие препараты также нужно с инсулинами короткого и быстрого действия. Применяются они несколько раз в день до употребления пищи через равные промежутки времени.

Какой именно препарат будет прописан больному, зависит от его индивидуальных особенностей и тяжести протекания болезни. Чтобы правильно подобрать средство, врачам необходимо более детально изучить молекулярные свойства крови. Для этого обязательно делается биохимия венозной крови и крови из пальца.

По результатам обследования врач сможет подобрать не только препарат, но и его дозировку, которая будет наиболее эффективной и безопасной для пациента.

Так как неправильно подобранная дозировка инсулина может привести к гипогликемии и возникновению серьезных осложнений. Поэтому заниматься самолечением ни в коем случае нельзя.

Применение инъекций инсулина должно происходить под строгим контролем врача.

Последнее обновление: Апрель 18, 2018

Источник: https://sosudy.info/deystvie-insulina-organizm

WikiDiabet.Ru
Добавить комментарий