
Инсулин (Insulin) – это гормон, регулирующий метаболизм глюкозы, синтез белков и жиров. Вырабатывается бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Инсулин как гормон был открыт Соболевым (1902), выделен как препарат в 1921 г. Бантингом и Бестом, его первичная структура расшифрована в 1953 г. Сэнгером, пространственная – Ходжкиным в 1972 г. Осуществлен полный химический и молекулярно-биологический синтез инсулина человека. Синтез, основанный на геннной инженерии внедрен в промышленное производство.
Химическое строение инсулина
Полипептид из 51 аминокислотного остатка, объединенных в две субъединицы. Молекулярная формула: C254H377N65O75S6,.
Нормальный уровень в плазме (показатели могут различаться в разных лабораториях)
Натощак 2–29 мкЕД/мл.
При проведении теста на толерантность к глюкозе:
- Через 30 мин – 25–231 мкЕД/мл,
- Через 60 мин – 18–276 мкЕД/мл,
- Через 120 мин – 16–166 мкЕД/мл,
- Через 180 мин – 4–38 мкЕД/мл.
С-пептид – это фрагмент проинсулина, при отщеплении которого образуется инсулин. Его оценка позволяет определить уровень собственного инсулина. В норме уровень С-пептида составляет 0,5–3,0 нг/мл.
Выработка инсулина и особенности секреции
Инсулин секретируется бета-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы, а также некоторыми клетками диффузной эндокринной системы. Синтез инсулина начинается с образования проинсулина, который состоит из трех пептидных цепей: А, В, и С. С-пептид связывает цепочки А и В. Затем в секреторных гранулах аппарата Гольджи проинсулин под воздействием ферментов расщепляется на инсулин и C-пептид, которые высвобождаются в кровь.
В норме в организме взрослого человека секретируется 35–50 Ед инсулина в сутки, что составляет в среднем 0,6–1,2 Ед на кг массы тела
Особенности секреции
Существует два вида секреции инсулина:
- Базальная секреция: осуществляется постоянно, даже при голодании и гипогликемии. Базальная секреция обеспечивает оптимальный уровень глюкозы крови в интервалах между едой и во время сна. Базальный инсулин секретируется со скоростью примерно 1 Ед/ч. При длительной физической нагрузке или длительном голодании, базальная секреция уменьшается.
- Стимулированная или пищевая секреция: осуществляется в ответ на повышение уровня глюкозы крови. Количество пищевого инсулина примерно соответствует количеству принятых углеводов – около 1–2,5 Ед на 10–12 г углеводов. На пищевой инсулин приходится не менее 50–70% суточной продукции инсулина.
Помимо глюкозы, секрецию инсулина могут усиливать и другие вещества, к ним относятся: некоторые гормоны, компоненты пищевых продуктов – наличие жиров и аминокислот в желудочно-кишечном тракте усиливает образование инсулина.
Секреция инсулина подвержена суточным колебаниям: потребность в инсулине повышается в ранние утренние часы и постепенно падает в течение дня:
- на завтрак на 1ХЕ (хлебную единицу) секретируется 2,0–2,5 Ед инсулина,
- на обед – 1,0–1,5 Ед,
- на ужин – 1 ЕД.
Причиной суточных колебаний является высокий уровень ряда контр-инсулярных гормонов в утренние часы (кортизол), уровень которого затем снижается в течение дня.
Высвобождение инсулина в ответ на повышение уровня глюкозы происходит двухфазно:
- Острая или быстрая фаза: длится несколько минут и связана с высвобождением уже накопившегося в бета-клетке инсулина в период между приемами пищи.
- Вторая или медленная фаза: продолжается до тех пор, пока уровень глюкозы не достигнет нормальных тощаковых показателей (3,3–5,5 ммоль/л).
По портальной системе инсулин достигает печени – своего главного органа-мишени. Печеночные рецепторы связывают половину от секретированного. Другая половина достигает мышц и жировой ткани.
До 80% инсулина подвергается протеолитическому распаду в печени, незначительное количество метаболизируется непосредственно мышечными и жировыми клетками, все остальное – в почках.
Рецепторы и чувствительность клеток к инсулину
Биологические эффекты инсулина обусловлены его способностью связываться со специфическими рецепторами, расположенными на клетках-мишенях. Плазматические рецепторы на поверхности клеток представляют собой гликопротеин. После связывания инсулина и клеточного рецептора образовавшийся комплекс поступает внутрь клетки.
При высоком уровне инсулина в крови число рецепторов на клетках-мишенях снижается для понижающей регуляции. Снижение числа рецепторов ведет к понижению чувствительности клетки к инсулину.
Физиологическое действие инсулина
Инсулин является анаболическим гормоном, усиливающим синтез углеводов, белков, жира, нуклеиновых кислот, также инсулин дает множественный эффект на инсулинзависимые ткани.
Действие на углеводный обмен
- Обеспечивает поступление глюкозы в клетки. Для этого он повышает в 20 раз проницаемость клеточной мембраны и тем самым обеспечивает снабжение глюкозой клеток организма. Исключения – инсулиннезависимые ткани:
- Нейроны центральной и периферической нервной системы;
- Хрусталики,
- Эритроциты,
- Эндотелий сосудов.
Инсулиннезависимые ткани – ткани, получающие глюкозу независимо от инсулина.
- Стимулирует синтез гликогена в мышцах и печени и тормозит его распад (особенно в печени).
- Тормозит глюконеогенез (ферментный процесс образования глюкозы из неуглеводных предшественников, в основном, пирувата и лактата).
- Стимулирует гликолиз в печени – процесс анаэробного расщепления глюкозы, при котором из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы пировиноградной кислоты и накапливается энергия в виде АТФ (аденозинтрифосфат).
- Вызывает гипогликемию (снижение уровня глюкозы в крови).
Действие на липидный обмен
- Стимулирует синтез и тормозит распад липидов: инсулин – единственный гормональный стимулятор синтеза липидов и ингибитор липолиза.
- Стимулирует отложение липидов в жировой ткани.
- Стимулирует синтез жирных кислот из глюкозы.
- Стимулирует окисление кетоновых тел в печени.
- Стимулирует расщепление липопротеидов крови.
Действие на белковый обмен
- Стимулирует синтез и тормозит распад белков, таким образом увеличивая их запасы в организме.
- Повышает проницаемость клеточных мембран для аминокислот.
- Стимулирует синтез РНК.
- Стимулирует синтез аминокислот в печени.
Влияние на другие гормоны
- Стимулирует секрецию и усиливает эффекты соматотропина.
- Стимулирует секрецию катехоламинов.
- Стимулирует секрецию пролактина.
- Стимулирует секрецию кортикотропина.
- Тормозит секрецию глюкагона.
- Тормозит секрецию нейропептида Y.
- Усиливает действие на ЖКТ гастрина, секретина и холецистокинина.
Прочие эффекты
- Стимулирует расщепление глюкозы и синтез АТФ.
- Стимулирует пролиферацию клеток.
- Поддерживает высокую внутриклеточную концентрацию ионов калия.
- Задерживает выделение натрия почками.
Изменения уровня инсулина при заболеваниях
-
Повышение уровня инсулина:
- Инсулиннезависимый сахарный диабет (2-го типа).
- Инсулинома.
- Заболевания печени.
- Акромегалия.
- Синдром Кушинга.
- Миотоническая дистрофия.
- Семейная непереносимость фруктозы и галактозы.
- Ожирение.
-
Снижение уровня инсулина:
- Инсулинозависимый сахарный диабет (1-го типа).
- Гипопитуитаризм.
Литература
Розен В. Б. Основы эндокринологии: Учебник. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МГУ, 1994.
Клиническая эндокринология: руководство (3-е изд.)/Под ред. Н. Т. Старковой. – СПб: Питер, 2002.
И. И. Дедов, Г. А. Мельниченко, В. Ф. Фадеев. Эндокринология. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007.
Сахарный диабет/Назина Ю. В. – Москва: Науч. Книга, 2008.
Верин В. К., Иванов В. В. Гормоны и их эффекты: Справочник. – СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2011.