15.11.2017

Фізіологічні ефекти інсуліну

Original: http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/pancreas/insulin_phys.html 

Встаньте на розі вулиці і запитайте людей, чи вони знають, що таке інсулін, і багато будуть відповідати, «Хіба це не те, що щось робить з цукром в крові?» Дійсно, це вірно, але така відповідь трохи, як кажуть «Моцарт? Хіба він не був якимось – то музикант?»

Інсулін є ключовим гравцем в контролі проміжного обміну, і велика картина, що вона організує використання палива для будь-якого зберігання або окислення. В рамках цих заходів, інсулін надає глибоке вплив як вуглеводного і ліпідного обміну, а також значні впливи на білок і мінерального обміну. Отже, розладу сигналів інсуліну мають широке поширення і руйнівний вплив на багато органів і тканини.

Рецептора інсуліну і механізм дії

Як і рецептори інших білкових гормонів, рецептор інсуліну вбудований в плазматичної мембрани. Рецептора інсуліну складається з двох альфа-субодиниць і двох бета-субодиниць, з’єднаних дисульфідними зв’язками. Альфа-ланцюг повністю позаклітинна і зв’язування інсуліну будинку домени, в той час як пов’язані бета-цепь, проникає через плазматичну мембрану.

Рецептора інсуліну тирозинкінази. Іншими словами, він діє як фермент, який передає фосфатних груп з АТФ на залишки тирозину на внутрішньоклітинних білків-мішеней. Зв’язування інсуліну з альфа-субодиниць викликає бета-субодиниці фосфорилювати себе (аутофосфорілірованію), таким чином, активації каталітичної активності рецептора. Потім рецептор, що активується фосфорилирует ряд внутрішньоклітинних білків, які в свою чергу змінює свою активність, тим самим генеруючи біологічну реакцію.

Деякі внутрішньоклітинні білки були ідентифіковані як фосфорилювання субстратів для рецептора інсуліну, найбільш вивченим з яких є рецептором інсуліну субстрат 1 або IRS-1. Коли IRS-1 активується шляхомфосфорилювання, багато речей відбувається. Крім усього іншого, IRS-1 служить в якості типу док – центр рекрутингу та активації інших ферментів, які в кінцевому рахунку, які опосередковують ефекти інсуліну. Більш детальний погляд на ці процеси представлені в розділі, присвяченому інсуліну передачі сигналу.

Інсулін і вуглеводний обмін

Глюкоза вивільняється з харчових вуглеводів, таких як крохмаль або шляхом гідролізу сахарози в межах тонкої кишки, а потім всмоктується в кров. Підвищені концентрації глюкози в крові стимулює вивільнення інсуліну, а інсулін діє на клітини організму хоча з стимулювати поглинання, використання і зберігання глюкози. Вплив інсуліну на метаболізм глюкози варіюють в залежності від тканини – мішені. Два важливих ефектів:

1. Інсулін полегшує проникнення глюкози в м’язах, жировій і деяких інших тканин. Єдиний механізм, з допомогою якого клітини можуть займати глюкозу шляхом полегшеної дифузії за сімейство гексози транспортерів. У багатьох тканинах – м’язи є яскравим прикладом – основний переносник використовується для поглинання глюкози (так званий GLUT4) стає доступним в плазматичній мембрані під дією інсуліну.

При концентрації інсуліну є низькими, GLUT4 Переносники глюкози присутні в цитоплазматичних везикул, де вони непридатні для транспортування глюкози. Зв’язування інсуліну з рецепторами на такі клітини швидко призводить до злиття цих бульбашок з плазматичною мембраною і вставками переносників глюкози, тим самим даючи клітку здатність ефективно поглинати глюкозу. Коли рівень в крові зниження інсуліну і інсулін рецепторів, більше не зайнятий, глюкоза транспортери повертають назад в цитоплазму.

Слід зазначити, що є деякі тканини, які не вимагають інсуліну для ефективного засвоєння глюкози: важливі прикладами є мозок і печінку. Це відбувається тому, що ці клітини не використовують GLUT4 для імпорту глюкози, а, інший транспортер, який не є інсулінозалежним.

2. Інсулін стимулює печінку для зберігання глюкози у вигляді глікогену. Велика частина глюкози всмоктується з тонкої кишки відразу ж обробляють гепатоцитами, які перетворять його в сховище полімеру глікогену.

Інсулін має кілька ефектів в печінці, які стимулюють синтез глікогену. По-перше, він активує фермент гексокінази, який фосфорилирует глюкозу, захоплення його всередині клітини. Збігом, інсулін діє, щоб пригнічувати активність глюкозо-6-фосфатази. Інсулін також активує деякі з ферментів, які безпосередньо беруть участь в синтезі глікогену, в тому числі фосфофруктокинази і глікоген – синтази. Чистий ефект очевидний: коли запас глюкози в надлишку, інсулін «говорить» печінку в банк, як багато про нього, як можна використовувати пізніше.

3. Добре відомий ефект інсуліну полягає в зниженні концентрації глюкози в крові, який повинен мати сенс з урахуванням описаних вище механізмів. Іншим важливим фактором є те, що, як і концентрації глюкози в крові падає, секреція інсуліну припиняється. При відсутності інсуліну, насипні клітин в організмі виявляється не в змозі прийняти глюкозу, і почати перехід на використання альтернативних видів палива, як жирні кислоти для виробництва енергії. Нейрони, однак, вимагають постійного припливу глюкози, що в короткостроковій перспективі, надається із запасів глікогену.

Коли рівень інсуліну в крові падіння, синтез глікогену в печінці зменшується і ферменти, відповідальної за розпад глікогену стає активним. Розбивка Глікоген стимулюється не тільки відсутністьінсуліну, але в присутності глюкагону, який секретується, коли рівень глюкози в крові падає нижче нормального діапазону.

Інсулін і метаболізм ліпідів

Метаболічні шляхи утилізації жирів і вуглеводів глибоко і нерозривно пов’язані між собою. Глибокі ефекти З ОГЛЯДУ НА інсуліну на вуглеводний обмін, само собою зрозуміло, що інсулін також має важливий вплив на метаболізм ліпідів, в тому числі такі:

1. Інсулін стимулює синтез жирних кислот в печінці. Як обговорювалося вище, інсулін Стимулюючий для синтезу глікогену в печінці. Однак, як глікоген накопичується до високих рівнів (приблизно 5% від маси печінки), далі синтез сильно пригнічений.

Коли печінка насичуються гликогеном, будь-яка додаткова глюкоза поглинається гепатоцит шунтуються в шляху, що ведуть до синтезу жирних кислот, які експортуються з печінки у вигляді ліпопротеїнів. Ці ліпопротеїни розірвані в зверненні, забезпечуючи вільні жирні кислоти для використання в інших тканинах, включаючи адипоцити, які використовують їх для синтезу тригліцерид.

2. Інсулін пригнічує розщеплення жиру в жировій тканині за рахунок пригнічення внутрішньоклітинної ліпази, який гідролізує тригліцериди, щоб звільнити жирні кислоти.

Інсулін полегшує проникнення глюкози в адипоцити, і в тих клітинах, глюкоза може бути використана для синтезу гліцерину. Цей гліцерин, поряд з жирними кислотами, доставлених з печінки, використовуються для синтезу тригліцеридів в адипоцитів. За допомогою цих механізмів, інсулін бере участь в подальшому накопиченні тригліцеридів в жирових клітинах.

З точки зору всього тіла, інсулін має жирний щадний ефект. Це не тільки привід більшість клітин до переважно окисляти вуглеводи замість жирних кислот для енергії, інсулін побічно стимулює накопичення жиру в жировій тканині.

Інші цікаві ефекти інсуліну

На додаток до ефекту інсуліну на проникнення глюкози в клітини, він також стимулює поглинання амінокислот, знову сприяє його загальному анаболічний ефект. Коли рівень інсуліну є низькими, як і в голодному стані, баланс проштовхується до внутрішньоклітинної деградації білка.

Інсулін також збільшує проникність багатьох клітин до іонів калію, магнію і фосфату. Вплив на калій клінічно важливого значення. Інсулін активує АТФази натрію-калію в багатьох клітинах, в результаті чого потік калію в клітини. При певних обставинах, ін’єкція інсуліну може вбити пацієнт через його здатність гостро пригнічувати концентрації в плазмі калію.

Дефіцит інсуліну і надлишок Хвороби

Цукровий діабет, можливо, найважливішим метаболічним захворюванням людини, є стан дефіциту інсуліну. Це також є важливою причиною захворювання у собак і кішок. Дві основні форми цього захворювання визнані:

  • Тип I або інсулін-залежний цукровий діабет є результатом відвертого дефіциту інсуліну. Початок цього захворювання, як правило, в дитинстві. Це відбувається із-за руйнування підшлункової залози бета-клітин, швидше за все, є результатом аутоімунної реакції на один або більше компонентів цих клітин. Багато з гострих ефектів цього захворювання можна управляти з допомогою замісної терапії інсуліну. Підтримка жорсткого контролю концентрації глюкози в крові шляхом моніторингу, лікування інсуліном і дієтотерапії мінімізує довгострокові негативні наслідки цього захворювання на кровоносні судини, нерви і інші органи і системи, що дозволяє здоровий спосіб життя.
  • Тип II або інсулінонезалежний цукровий діабет починається як синдром резистентності до інсуліну. Тобто, тканину-мішень не може належним чином реагувати на інсулін. Як правило, виникнення цього захворювання в зрілому віці. Незважаючи на монументальні зусилля дослідження, точний характер дефектів, що призводять до діабету типу II був важкий встановити, і патогенез цього умови явно багатофакторний. Ожиріння явно є основним фактором ризику, але в деяких випадках крайньої ожиріння у людей і тварин, чутливість до інсуліну є нормальним. Тому що немає, по крайней мере, на початковому етапі, нездатність виробляти достатню кількість інсуліну, ін’єкція інсуліну не є корисною для терапії. Швидше за все це захворювання контролюється з допомогою дієтичної терапії та гіпоглікемічних засобів.

Гиперинсулинемия або надмірна секреція інсуліну найбільш часто є наслідок резистентності до інсуліну, пов’язане з діабетом типу 2 або метаболічним синдромом. Більш рідко, призводить до гіперінсулінемії від інсуліну-секретирующих пухлин (інсуліном) в підшлунковій залозі. Гиперинсулинемия через випадкове або навмисне введення надлишкового інсуліну небезпечно і може бути гостро небезпечна для життя, тому що рівень глюкози в крові, крапель швидко, і мозок стає голодувало енергію (інсуліновий шок).

About The Author

admin

Comments are closed.