loader

Insuliinvalem

Diabeetiinstituudi direktor: "Visake arvesti ja testribad välja. Metformiini, Diabetoni, Siofori, Glükofaagi ja Januvia rohkem ei ole! Räägi seda sellega. "

Struktuur

Insuliin on proteiin, mis koosneb kahest disulfiidsildadega seotud peptiidi ahelatest A (21 aminohappest) ja B (30 aminohappest). Kokku on küpses iniminsuliinis 51 aminohapet ja selle molekulmass on 5,7 kDa.

Süntees

Insuliin sünteesitakse pankrease β-rakkudena preproinsuliini kujul, mille N-otsas on terminaalne 23-aminohappe signaaljärjestus, mis toimib kogu molekuli juhtimisel endoplasmaatilise retikulaari õõnsusse. Siinkohal lühendatakse terminali jada kohe ja proinsuliini transporditakse Golgi seadmesse. Selles etapis esineb proinsuliini molekulis A-ahel, B-ahel ja C-peptiid (ühendamine on ühendav). Golgi aparaadis on proinsuliin pakendatud sekretoorsetele graanulitele koos hormooni "küpsemise" jaoks vajalike ensüümidega. Kui graanulid liiguvad plasmamembraanile, moodustuvad disulfiidsildad, C-peptiid sideaine (31 aminohapet) lõigatakse välja ja moodustub lõplik insuliini molekul. Valmis graanulites on insuliin kristalses olekus heksameeri kujul, mis koosneb kahest Zn 2+ ioonist.

Insuliini sünteesi skeem

Sünteesi ja sekretsiooni reguleerimine

Insuliini sekretsioon tekib pidevalt ja umbes 50% β-rakkudest vabanenud insuliinist ei ole mingil viisil seotud toidutarbimise või muude mõjudega. Päeval leiab pankreas umbes 1/5 insuliinireservast.

Insuliini sekretsiooni peamine stimulaator on glükoosi kontsentratsiooni tõus veres üle 5,5 mmol / l, maksimaalne sekretsioon ulatub 17-28 mmol / l-ni. Selle stimulatsiooni eripäraks on kahefaasiline insuliini sekretsiooni suurenemine:

  • Esimene faas kestab 5-10 minutit ja hormooni kontsentratsioon võib 10 korda tõusta, pärast seda väheneb selle kogus,
  • Teine faas algab ligikaudu 15 minutiga pärast hüperglükeemia tekkimist ja jätkub kogu selle perioodi vältel, mille tagajärjel suureneb hormooni tase 15-25 korda.

Mida kauem jääb glükoosi kontsentratsioon veres, seda suurem on β-rakkude arv seotud insuliini sekretsiooniga.

Insuliini sünteesi stimuleerimine toimub alates glükoositesse sisenemisest rakku kuni insuliini mRNA translatsiooni. Seda reguleerib insuliini geeni transkriptsiooni kasv, insuliini mRNA stabiilsuse suurenemine ja insuliini mRNA translatsiooni suurenemine.

Insuliini sekretsiooni stimuleerimine

1. Pärast glükoosi penetratsiooni β-rakkudesse (GluT-1 ja GluT-2 kaudu) fosforüülitakse heksokinaas IV (glükokinaas, millel on madal afiinsus glükoosi suhtes),

2. Seejärel oksüdeeritakse glükoos aeroobselt, samas kui glükoosi oksüdatsiooni määr sõltub selle kogusest lineaarselt,

3. Selle tulemusena akumuleerub ATP, mille kogus sõltub otseselt ka glükoosi kontsentratsioonist veres,

4. ATP akumulatsioon stimuleerib ioonsete K + kanalite sulgemist, mis viib membraani depolarisatsioonini,

5. Membraani depolarisatsioon viib potentsiaalselt sõltuvate Ca2 + kanalite avanemiseni ja Ca2 + ioonide sissevoolu rakku,

6. Saabuvad Ca2 + ioonid aktiveerivad fosfolipaasi C ja käivitavad kaltsiumfosfolipiidide signaaliülekande mehhanismi DAG ja inositooltrifosfaadi moodustumisega,

7. Inositooltrifosfaadi välimus tsütosoolis avab Ca2 + kanalite endoplasmaatilises retikulumis, mis kiirendab Ca2 + ioonide akumuleerumist tsütosoolis,

8. Ca2 + ioonide kontsentreerimise järsk tõus rakus viib sekreteerivate graanulite ülekandmiseni plasmamembraanile, nende sulandumisega koos sellega ja küpsete insuliini kristallide eksotsütoosiga väljastpoolt,

9. Seejärel kristallide lagunemine, Zn 2+ ioonide eraldamine ja aktiivsete insuliingimolekulide vabastamine vereringesse.

Insuliini sünteesi intratsellulaarse regulatsiooni skeem koos glükoosiga osalemisega

Kirjeldatud juhtimismehhanismi saab reguleerida ühel või teisel viisil mitmete teiste tegurite, näiteks aminohapete, rasvhapete, seedetrakti hormoonide ja teiste hormoonide, närvisüsteemi reguleerimise mõjul.

Aminohapetest mõjutab lüsiin ja arginiin oluliselt hormooni sekretsiooni. Kuid iseenesest ei stimuleerivad nad peaaegu sekretsiooni, nende toime sõltub hüperglükeemia esinemisest, st aminohapped võimendavad ainult glükoosi toimet.

Vabad rasvhapped on ka tegurid, mis stimuleerivad insuliini sekretsiooni, vaid ka ainult glükoosi olemasolul. Kui neil on hüpoglükeemia, on neil vastupidine toime, inhibeerides insuliini geeni ekspressiooni.

Loogiline on insuliini sekretsiooni positiivne tundlikkus seedetrakti hormoonide toimele - inkretinid (enteroglukagoon ja glükoosist sõltuv insulinotroopne polüpeptiid), koletsüstokiniin, sekretin, gastriin, mao inhibiitor polüpeptiid.

Sümotroopse hormooni, AKTH ja glükokortikoidide, östrogeenide, progestiinide pikaajalise kokkupuute korral insuliini sekretsiooni suurendamine on kliiniliselt oluline ja teatud määral ohtlik. See suurendab β-rakkude vähenemise ohtu, insuliini sünteesi vähenemist ja insuliinsõltuva suhkurtõve tekkimist. Seda võib täheldada nende hormoonide kasutamisel ravi ajal või nende hüperfunktsiooniga seotud patoloogiate puhul.

Pankrease β-rakkude närvisüsteemi reguleerimine hõlmab adrenergilist ja kolinergilist reguleerimist. Kõik stressid (emotsionaalne ja / või füüsiline koormus, hüpoksia, hüpotermia, vigastused, põletused) suurendavad sümpaatilise närvisüsteemi aktiivsust ja pärsivad insuliini sekretsiooni α2-adrenoretseptorid. Teisest küljest stimuleerib β2-adrenoretseptor põhjustab sekretsiooni suurenemist.

Insuliini sekretsiooni kontrollib ka n.vagus, mida omakorda kontrollib hüpotalamus, mis on tundlik vere glükoosisisalduse suhtes.

Sihid

Kõiki kudesid, millel on selle retseptorid, võib liigitada insuliini sihtorganismideks. Insuliini retseptoreid leidub peaaegu kõigis rakkudes, välja arvatud närvirakud, kuid erinevates kogustes. Kontsentratsioon on suurim membraanil hepatotsüütides (100-200000 raku kohta) ja adipotsüüte (50000 raku kohta), rakuks on skeletilihaste on umbes 10 tysyach retseptoriga ja punalibledes - vaid 40 retseptorid raku kohta.

Närvirakkudel ei ole insuliini retseptoreid, mis lihtsalt ei tungiks β-barjääri.

Toimemehhanism

Insuliini retseptor on glükoproteiin, mis on konstrueeritud kahest dimeerist, millest igaüks koosneb α- ja β-subühikutest (αβ)2. Mõlemad subühikud on kodeeritud sama kromosoomi 19 geeni ja moodustuvad ühe prekursori osalise proteolüüsi tulemusena. Retseptori poolväärtusaeg on 7-12 tundi.

Kui insuliin seondub retseptoriga, muutub retseptori konformatsioon ja see seostub üksteisega, moodustades mikroagregaate.

Retseptoriga seonduv insuliin kutsub esile fosforüülimisreaktsioonide ensümaatilise kaskaadi. Esiteks autofosforüülitud türosiini jäägid retseptori enda rakusiseses domeenis. See aktiveerib retseptori ja viib seriini jääkide fosforüülimise spetsiaalse valgu, mida nimetatakse insuliini retseptori substraadiks (SIR või sagedamini inglise insuliini retseptori substraadi IRS). Selliseid IRS-i on neli tüüpi - IRS-1, IRS-2, IRS-3, IRS-4. Samuti hõlmab insuliini retseptori substraate Grb-1 ja Shc valke, mis erinevad aminohappejärjestusest IRS-st.

Edasised sündmused jagunevad kahes suunas:

1. MAP kinaasi ensüümide aktiivsusega seotud reaktsioonid - üldiselt kontrollivad nad kromatiini aktiivsust.

2. Fosfoinositool-3-kinaasi aktiveerimisega seotud protsessid - peamiselt kontrollivad metaboolseid reaktsioone. See hõlmab ka protsesse, mis reguleerivad glükoosivedelike aktiivsust ja rakkude glükoosi kasutamist.

Kuid selline alajaotus on tingimuslik, kuna raku sees on ensüüme, mis on tundlikud mõlema kaskaadi teede aktiveerimise suhtes.

Fosfatidüülinositool-3-kinaasi aktiivsusega seotud reaktsioonid

Pärast aktiveerimist IRS-valgu ja mitmed valkudest aidata kindlustada membraani Heterodimeerne ensüümi fosfoinositoolspetsiifilise-3-kinaas sisaldab reguleerivat p85 (nimi pärineb MW 85 kDa valk) ja katalüütiline p110 allüksused. See kinaas fosforüülib fosfatidüüli inositool-3,4-difosfaadis 3. positsioonil olevaid membraanfosfatidüül-inositooli fosfaate (PIP2) ja enne fosfatidüülinositool-3,4,5-trifosfaadi (PIP3) Peetakse pipipiks3 võib toimida membraananurina muude elementide korral, kui insuliin toimib.

Fosfatidüülinositool-3-kinaasi toime fosfatidüülinositool-4,5-difosfaadile

Pärast moodustub neid fosfolipiide aktiveeritud proteiinkinaas PDK1 (3-fosfoinositiidiga sõltuva proteiinkinaasi-1), mis koos DNA-proteiinkinaasi (DNA-PK, eesti k. DNA-sõltuva proteiinkinaasi, DNA-PK) kaks korda fosforülib proteiinkinaasi B (samuti sageli nimetatakse AKT1, inglise RAC-alfa seriin / treoniin-proteiinkinaas), mis kinnitatakse membraanile läbi PIP3.

Fosforüülimine aktiveerib proteiinkinaasi B (AKT1), see jätab membraani ja liigub tsütoplasma ja rakutuuma, kus see fosforüülib arvukaid sihtvalke (üle 100 tüki), mis annab täiendava rakulise vastuse:

Insuliini toime fosfinoisitooli mehhanism
  • Eelkõige on proteiinkinaasi B (AKT1) toime, mis viib glükoosi transporterite GluT-4 liikumiseni rakumembraanile ja glükoosi imendumisega müotsüütide ja adipotsüütide poolt.
  • ka aktiivne proteiinkinaas B (AKT1) fosforüülib ja aktiveerib fosfodiesteraasi (PDE), mis hüdrolüüsib cAMP-d AMP-le, nii et cAMP kontsentratsioon sihtrakkudes väheneb. Kuna osavõtul cAMP aktiveeritud proteiinkinaas A, mis stimuleerib TAG-lipaasi ja glükogeenfosforülaasi tulemusena insuliini toime rasvarakkudes pärsitakse lipolüüsi maksas ja - peatades glükogenolüüs.
Fosfodiesteraasi aktivatsioonireaktsioonid
  • Veel üks näide on proteiinkinaasi B (AKT) toime glükogeeni süntaasi kinaasile. Selle kinaasi fosforüülimine seda inaktiveerib. Selle tulemusena ei suuda see glükogeeni süntaasi toimida, fosforüülida ega inaktiveerida seda. Seega mõjutab insuliin glükogeeni süntaasi säilitamist aktiivses vormis ja glükogeeni sünteesi.

MAP kinaasi raja aktiveerimisega seotud reaktsioonid

Selle raja arengu alguses hakkab kehtima Shc valk (English Src (homoloogia 2 domeen, mis sisaldab valku 1), mis seondub aktiveeritud (autofosforüülitud) insuliini retseptoriga. Peale selle mõjutab Shc-valk Grb-valku (kasvufaktori retseptoriga seotud valk) ja sunnib seda retseptoriga liituma.

Samuti sisaldab membraan pidevalt proteiini Ras, mis on SKPga seotud rahulikus olekus. Ras valgu läheduses on "abiaine" valke - GEF (graafiline GTF vahetusfaktor) ja SOS (seitsmeistmeline poeg) ja valgu GAP (eng GTPase aktiveeriv tegur).

Shc-Grb valgu kompleksi moodustamine aktiveerib GEF-SOS-GAP rühma ja viib SK-i asendamiseni GTP-ga Ras-valgu, selle aktivatsiooni (Ras-GTP kompleks) ja signaaliülekande kaudu Raf-1 proteiinkinaasile.

Kui proteiinkinaas Raf-1 aktiveerub, seob see plasmamembraaniga, fosforüleerib täiendavaid kinaase türosiini, seriini ja treoniini jääkidest ning samuti interakteerib seda samaaegselt insuliini retseptoriga.

Järgmiseks aktiveeritud Raf-1 fosforülib (aktiveerib) kinaasi MAPK valgu (eesti k. Mitogeenaktiveeritud proteiinkinaasi nagu seda nimetatakse MEK, eesti k. MAPK / ERK kinaasi), mis fosforüülib ensüümi Vt Mark (või muul viisil ERK, eesti k. Ekstratsellulaarse signaali reguleeritud kinaas ) Pärast aktiveerimist, MAPK kas otse või täiendavate kinaaside kaudu

  • fosforüülib tsütoplasma proteiine, näiteks fosfolipaas A2, põhjustades arahhidoonhappe ja selle toime ilmumist või ribosomaalse kinaasi, aktiveerides translatsiooniprotsessi,
  • aktiveerib valgu fosfataasi, mis põhjustab paljude ensüümide defosforüülimist. Näiteks RAS-MAP-rajas aktiveeritud pp90S6 proteiinkinaas fosforüülib glükogeeni graanulitega seostunud valgu fosfataasi. Seejärel aktiveerib juba aktiivne valgu fosfataas defosforüülides ja aktiveerib glükogeensüntaasi, defosforülaate ja inaktiveerib fosforülaasi kinaasi ja glükogeeni fosforülaasi, lõpetades glükogenolüüsi.
  • edastab insuliini signaali tuumale, MAPK iseseisvalt fosforüülib ja aktiveerib mitmeid transkriptsioonifaktoreid, tagades jagamise ja muude rakuliste vastuste jaoks oluliste teatud geenide lugemise.
MAP-sõltuv rada insuliiniefektideks

Selle mehhanismiga seotud üks valke on transkriptsioonifaktor CREB (eng CAMP vastuseelemendi siduv valk). Inaktiivses olekus on faktor defosforüülitud ja transkriptsiooni ei mõjuta. Signaalide aktiveerimise toimel seostub tegur teatud DNA CRE-järjestustega (CAMP-vastuse elementidega), mis tugevdavad või nõrgendavad teabe lugemist DNA-st ja selle rakendamisest. Lisaks MAP-kinaasi rajale on faktor ka tundlik valgukinaasi A ja kaltsium-kalmoduliini manustamisega seotud signaaliradade suhtes.

Selle tulemusena viib MAP-kinaasi raja initsieerimine eelistatult erinevate insuliinsõltuvate geenide ekspressiooni reguleerimise, rakkude proliferatsiooni ja rakukasvu.

Insuliini toime kiirus

Insuliini bioloogilised mõjud jagunevad arengu kiirusega:

Väga kiire toime (sekundid)

Need mõjud on seotud muutustega transmembraansetes transportsetes:

1. Na + / K + -ATPaasi aktiveerimine, mis põhjustab Na + ioonide vabanemist ja K + ioonide sisenemist rakku, mis põhjustab insuliinitundlike rakkude (välja arvatud hepatotsüütide) membraanide hüperpolariseerumist.

2. Na + / H + -vahetaja aktiveerimine paljude rakkude tsütoplasmaatilises membraanis ja H + -ioonide raku väljumine Na + ioonide eest. See toime on oluline II tüübi diabeedi hüpertensiooni patogeneesis.

3. Ca2 + -ATPaaside membraani inhibeerimine põhjustab Ca2 + ioonide viivituse raku tsütosoolis.

4. Väljuge glükoosi transporterite GluT-4 müotsüütide ja adipotsüütide membraanist ning suurendades glükoosi transportimise mahtu 20-50 korda rakku.

Kiirused (minutit)

Kiire toime on metaboolsete ensüümide ja regulatoorsete valkude fosforüleerimise ja defosforüülimise määrade muutus. Selle tulemusena kasvab tegevus.

  • glükogeeni süntaas (glükogeeni säilitamine),
  • glükokinaas, fosfofrtkukinaas ja püruvaatkinaas (glükolüüs),
  • püruvaatdehüdrogenaas (atsetüül-SkoA saamine),
  • HMG-Scoa reduktaas (kolesterooli süntees),
  • atsetüül-Sko-karboksülaas (rasvhapete süntees),
  • glükoos-6-fosfaadi dehüdrogenaas (pentoosfosfaadi rada),
  • fosfodiesteraasi (hormoonide adrenaliini, glükagooni jt) mobiliseerimise mõju lõpetamine.

Aeglane efekt (minutid tundi)

Aeglane toime on ainevahetuse, rakkude kasvu ja jagunemise eest vastutavate valkude geenide transkriptsiooni muutus:

1. ensüümi sünteesi induktsioon

  • glükokinaas ja püruvaatkinaas (glükolüüs),
  • ATP-tsitraadi lüaas, atsetüül-SCA-karboksülaas, rasvhapete süntaas, tsütosoolmalaat dehüdrogenaas (rasvhapete süntees),
  • glükoos-6-fosfaadi dehüdrogenaas (pentoosfosfaadi rada),

2. MRNA sünteesi represseerimine, näiteks PEP-karboksükinaasi (glükonegogeneesi) korral.

3. Suurendab S6 ribosoomi valgu seerumi fosforüleerimist, mis toetab translatsiooniprotsesse.

Väga aeglane efekt (igapäevane)

Väga aeglane toime mõistab mitogeneesi ja rakkude paljunemist. Nende mõjude hulka kuuluvad näiteks

1. Somatomeediini sünteesi suurenemine maksas, sõltuvalt kasvuhormoonist.

2. Suurendage rakkude kasvu ja proliferatsiooni somatomeediini sünergias.

3. Rakkude üleminek G1 faasist rakutsükli S faasi.

Patoloogia

Hüpofunktsioon

Insuliinist sõltuv ja insuliinisõltuv suhkurtõbi.

Võite küsida või jätta oma arvamuse.

Insuliin
I osa
Insuliini struktuur ja funktsioon.

Diabeetide seeria varasemates artiklites uuriti selle haiguse põhjuseid ja sellega kaasnevaid ainevahetuse muutusi. Enamikul juhtudel areneb diabeet insuliinipuudusega või resistentsusega selle toime suhtes. Ligikaudu 10% patsientidest, kellel on I tüübi diabeet, st insuliinsõltuv suhkurtõbi I tüüpi (IDDM) - autoimmuunhaiguse hävimisest põhjustatud (düsfunktsiooni) b-rakkude Langerhansi saarte kõhunäärme [1], kes vastutab insuliini biosünteesi inimestel.

1. Insuliini bioloogilised funktsioonid

Insuliin on polüpeptiidhormoon, mis mängib olulist rolli kütuseainete kasutamise integreerimisel. Insuliini funktsiooni üldine omadus on see, et lihastes, maksas ja rasvkoes suurendab see anaboolset toimet ja inhibeerib katabolüütilisi protsesse. Eelkõige suurendab insuliin glükogeeni, rasvhapete ja valkude sünteesi kiirust ja stimuleerib glükolüüsi. On oluline stimuleerida glükoosi, mitmete teiste suhkrute, samuti aminohapete levikut lihasrakkudes ja rasvkoes. Selleks, et soodustada glükoosi sisenemist nendesse rakkudesse, vähendab hormoon selle sisaldust veres (nn hüpoglükeemiline toime). Insuliin inhibeerib kataboolseid protsesse, nagu glükogeeni ja neutraalse rasva lagunemine [1]. See pärsib ka glükoneogeneesi, vähendades püruvaatkarboksülaasi ja fruktoosi-1,6-bisfosfataasi ensüümide aktiivsust. Samuti on näidatud, et insuliin suurendab püruvaatdehüdrogenaasi, atsetüül-CoA karboksülaasi ja glütseroolfosfaat atsetüültransferaasi aktiivsust [2]. Insuliini toime on paljudel juhtudel vastupidine adrenaliini ja glükagooni toimele [1]. B-rakkude poolt kõige tugevam neurotransmitteri stimuleeriv insuliini sekretsioon on atsetüülkoliin, mis vabaneb vaguse närvi lõpus. Sekretsiooni algatab siduva atsetüülkoliini pinnal või karbamilholina rakkude koliinergiliste retseptoritega liidestatud läbi G-valkude fosfolipaas C-, põlvkonna fosfatidilinnozit-4,5-bis-fosfaadi innozit-1,4,5-trifosfaat, mobiliseerib Ca2 + rakusisestest basseinid ja diatsüülglütserool; Viimasel toimib aktivaatorina proteiinkinaasi C autorid [3] Samuti leiti, et toidu ärritajate pärast metaboolse konversiooni kaudselt edastatakse b-masti signaali oluliselt suurendada tundlikkust Ca2 + sekretoorse süsteemi ja ilmselt aktivatsiooniga seotud proteiinkinaaside.

2. Pankrease hormoonid.

Eespool on juba märgitud, et inimese keha sünteesib insuliin Langerhansi pankrease saarerakkude b-rakke. Pankreas koosneb tegelikult kahest erinevast elundist, mis on ühendatud ühe morfoloogilise struktuuriga. Kõhunääre rakkude suurem osa täidab eksokriinse funktsiooni, mis sekreteerib seedekulguse jaoks vajalikud ensüümid ja ioonid kaksteistsõrmiksoole luumenisse. Endokriinne näär koosneb 1 kuni 2 miljonist Langerhansi saarest, mis moodustab 1... 2% pankrease kogumassist. Pankrease saarerakendus sekreteerib vähemalt neli hormooni: insuliini, glükagooni, somatostatiini ja pankrease polüpeptiidi. Lisaks sellele vastutab iga rakuliik ainult ühe tüüpi hormooni sünteesi eest (vt tabel 1).

Need hormoonid vabanevad pankrease veeni, mis voolab portaalveeni, mis on väga oluline, sest maks on insuliini ja glükagooni peamine sihtmärk. Nende kahe hormooni peamine roll on vähenenud süsivesikute ainevahetuse reguleerimisele, kuid need mõjutavad paljusid teisi protsesse. Somatostatin määrati hüpotaalamuses esmakordselt kasvuhormooni sekretsiooni pärssivaks hormooniks. Kuid kõhunäärmes on selle kontsentratsioon kõrgem kui hüpotalamuses. See hormoon on kaasatud ka insuliini ja glükagooni sekretsiooni lokaalse reguleerimisse. Pankrease polüpeptiid mõjutab seedetrakti sekretsiooni.

3. Ajalugu avastus

1889. aastal võtsid Mering ja Minkowski, eemaldades kõhunäärme, koerale koera katsega diabeedi, kus tekkis glükoosuria, atsetoonuria, hüperglükeemia, nõrkus ja dramaatiline ammendumine, mis põhjustas looma surma. 1892. aastal lükkas Minckowski, kes külvatas uuesti koera enda kõhunäärme naha alla, diabeedi arengut, mille sümptomid ilmnesid kiiresti pärast transplantaadi eemaldamist. LV Shabad (1889) sai koeral pärast kõhunäärme osalist eemaldamist kerget diabeedivormi, millele järgnes looma suhkur. Langerhansi saarte ja diabeedi saarte vahelise tiheda seose soovitust väljendasid de Meyer 1909. aastal ja Sharpay-Schaffer 1917. aastal, kuid ainult 1921. aastal Torontos avaldas seda Banting and Best. Uue vastsete kõhunäärme koe ekstraheerimine etanooliga tõi välja teatud teguri ning pärast preparaadi sisestamist depancreatized (eemaldatud kõhunäärmega) kliiniliste diabeedihaigetega koeraga koerad suutsid normaliseerida veresuhkru taset. Seda tegurit, millel on tugev hüpoglükeemiline toime, nimetati insuliiniks. Varsti leiti, et veiste ja sigade pankrease saartel asuv insuliin on inimestel aktiivne. 1922. aasta jaanuaris kasutati esmakordselt insuliini diabeediga patsientide raviks. Veise ja sealiha insuliini võib kergesti saada suurtes kogustes, mis on eduka biokeemilise uuringu oluline tingimus. Esimene proteiin, mis on saadud kristallilises vormis (Abel, 1926), esimene valk, milles aminohapete järjestus loodi (Sanger et al., 1955), esimene valk, mida sünteesiti keemiliste meetoditega (Du et al., Zahn, Katsoyanis, 1964). Insuliini jaoks oli see, et esimest korda näidati, et molekuli saab sünteesida suurema prekursorina (Steiner et al, 1967). Lisaks sellele oli insuliin esimene kaubanduslikel eesmärkidel saadud valk, kasutades rekombinantse DNA tehnoloogiat. Kuid vaatamata kõigile neile muljetavaldavale "ülimuslikkusele" on insuliini toimemehhanism molekulaarsel tasemel vähem arusaadav kui enamikul hormoonidel.

4. Insuliini biosüntees

Proinsuliin sünteesitakse kõhunäärme Langerhansi saarerakkide endoplasmaatilises rekombinantses rekombinatsioonis eellasravina - preproinsuliinina (molekulmass 11 500 da). Liiderjärjestus, mis koosneb 23 aminohappejäägist, suunab prekursori molekuli Golgi aparaadile ja lõhustatakse seal. Selle tulemusena moodustub proinsuliini molekul (molekulmass 9000 Da), mis võtab vastu disulfiidsildade nõuetekohaseks moodustamiseks vajaliku konformatsiooni. Seejärel lõhustatakse proinsuliin insuliini, C-peptiidi ja kahe dipeptiidiga (ka trüpsiinitaolise ensüümi poolt tuvastatud katioonsed paarid) ja sadestatakse sekretoorsetes graanulites. Peale selle eritub nende graanulite sisu maksa veeni. Tavalised b-rakud eraldavad lisaks insuliinile ka ekvimolaarse koguse C-peptiidi ja vastavalt avaldatud andmetele [2, 3] 2... 3 protsenti proinsuliini ja selle derivaate (proinsuliini mittetäieliku proteolüüsi produktid). Enne perifeerse vereringesüsteemi sisenemist sisenevad insuliin ja C-peptiid maksa, kus 50% insuliinist laguneb, samas kui C-peptiid ei puutu kokku mõne toimega.

5. Insuliini struktuur ja mõned füüsikalis-keemilised omadused.

Insuliini molekul on polüpeptiid, mis koosneb kahest ahelast (joonis 1): A ja B; insuliini ahela kovalentselt seotud kahe disulfiidsidemega A7-B7 ja A20-B19. Samuti on insuliini molekulis A-ahelas teine ​​disulfiidside: A6-A11 [4]. Kõigi kolme disulfiidsildi lokaliseerimine on konstantne ning A ja B ahelate enamiku liikide esindajatel on vastavalt 21 ja 30 aminohappejääki. Mõlemas ahelas on paljudes kohtades aminohapete asendused, mis ei mõjuta hormooni bioloogilist aktiivsust, aga kõige sagedamini on asendused A-ahela 8, 9 ja 10 positsioonides (vt tabel 2). Sellest järeldub, et see sait ei ole insuliini bioloogilise aktiivsuse seisukohalt tõenäoliselt kriitiline.

Joon. 1. Disulfiidsidemete paigutus insuliini molekulis.

Teiselt poolt on mõned molekuli piirkonnad ja piirkonnad väga konserveerunud. Need hõlmavad järgmist:

1. kolme disulfiidsildi asukohad;

2. hüdrofoobsed jäägid B-ahela C-terminaalses osas;

3. A-ahela C- ja N-terminaalsed osad. Üksikute aminohappejääkide keemiliste modifikatsioonide ja asenduste kasutamine nendes piirkondades aitas tuvastada insuliini aktiivse keskuse struktuuri. Insuliini dimeriseerumisse kaasatakse ka B-ahela C-otsa juures asuv hüdrofoobne piirkond.

Tsink, mille kontsentratsioon Langerhansi saarte b-rakkudes saavutab kõrgeid väärtusi, moodustab insuliini ja proinsuliini kompleksid. Kõikide selgroogsete insuliinid moodustavad dimeere, kasutades vesiniksidemeid kahe monomeeri jääkide B24 ja B26 peptiidi rühmade vahel, mis suurel kontsentratsioonil omakorda reorganiseeritakse heksameeridesse, milles on kaks tsingi aatomit. Niisuguse kõrgelt korrastatud struktuuri olemasolu hõlbustas oluliselt insuliini kristallstruktuuri uurimist. Füsioloogilistes kontsentratsioonides on insuliin monomeerses vormis.

Disulfiidsidemete vähendamisel ja nende järgneval oksüdatsioonil ei ole tertsiaarset struktuuri praktiliselt taastatud (väga väike saagis) [1]. See on tingitud prohormooni - proinsuliini olemasolust, mille polüpeptiidiahel sisaldab 30-35 aminohappejärjestust, mida insuliinil puuduvad. See on siduv peptiid (C-peptiid ingliskeelsest ühendavast sidumisest); mis asub tulevase insuliini A-ahela B-ahela karboksüül otsa ja A-ahela N-otsa vahel. Ootuspäraselt on proinsuliinil võimalik pärast redutseerijatega töötlemist ja järgnevat reoksüdatsiooni moodustada korralikult disulfiidsidemed. Pärast disulfiidsildade sulgemist, mis stabiliseerivad proinsuliini molekuli tervikuna, eritüüpi-tüüpi proteinaas "lõikab välja" C-peptiidi [5]. Selle proteinaasi toimemehhanismid on eelnevalt kindlaks määratud kahe teguri - proinsuliini ruumilise struktuuri ja selle polüpeptiidahelas olevate kahe signaali - kahe paari katioonsete aminohapetega, mis on järjestatud järgmiselt: B-ahel - Arg Arg-C-peptiid-Lys Arg-A-ahel

Trüpsiinisarnane proteinaasi töötlemine selline prekursor tuvastab aminohapete paarid katioonsete kõrvalgruppidega nagu Arg-Arg ja Lys-Arg ja lõikab peptiidsideme selliste paaride C-otsas. Selle tulemusel moodustatakse C-otsaga C-peptiid koos Lys-Argi järjestusega C-otsas ja seostub kettide A ja B disulfiidsildadega. Ja B-ahela C-otsas on kaks arginiini jääki, mille lõhustumine on aktiivse hormooni vormi saavutamise viimane etapp. Seda protsessi teostab spetsialiseerunud metallist sõltuv karboksüpeptidaas (näiteks karboksüpeptidaas B) [5].

6. Insuliini biomeditsiiniline väärtus.

Insuliin võib mitmel viisil olla peptiidhormoonide mudeliks. Ta oli esimene selle grupi hormoonidest, mis saadi puhastatud kujul, kristalliseeriti ja sünteesiti keemiliselt ja geenitehnoloogia meetoditega. Biosünteesi viiside uurimine viis propeptiidide kontseptsiooni loomiseni. See on veelgi olulisem, sest insuliin on ravimina ülimalt tähtis, kuna enam kui viis protsenti arenenud riikide elanikkonnast kannatab insuliinsõltumatu suhkrutõve (I tüüpi diabeet) ja umbes sama palju inimesi on haigusele eelsoodumus.

Nagu juba märgitud, põhineb insuliinisõltuv suhkurtõbi insuliinipuudusel, mis on seotud kas selle puudumisega (kahjustunud eellasühendite või posttranslatsiooniliste modifikatsioonide sünteesi käigus) või resistentsusega selle toime suhtes (näiteks insuliiniresistentsus tüüp A, mis avaldub insuliini retseptori struktuuri geneetiliselt määratud muutustes mis viib hormoonrakkude seostumiseni). Igal aastal suureneb eksogeense insuliini regulaarset süstimist vajavate patsientide arv. Seoses sellega on vaja selle hormooni tootmist piisavas koguses. Selle sarja järgmine artikkel on mõeldud iniminsuliini biotehnoloogilise tootmise meetoditele.

Artikli autor: Voyushin K. E.

Viidete loetelu:

  1. Biokeemia. / Strayer L. // Moskva, maailm, 1985.
  2. Inimese biokeemia. / Murray R., Grenner D., Meyes P., Rodwell V. / / Moskva, Maailm, 1993.
  3. Signaali transduktsiooni sündmused insuliini reguleerimisel. / Biden T. J. // Proc. Australi keel. Physiol. ja Pharmacol. Soc., 1997 - 28, No. 1 lk 84.
  4. Raku molekulaarbioloogia / Alberts B., Bray D., Lewis J., Reff M., Roberts K., Watson J. // Moskva, Mir, 1994.
  5. Molekulaarbioloogia. Valkude struktuur ja funktsioon. / Stepanov V. M. // Moskva keskkool, 1996.

Insuliin

Insuliin (Lat. Insula saarest) on pegidhormoon, mis moodustub Langerhansi pankrease saarerakkude beeta-rakkudes. See on mitmetahuline toime ainevahetusele peaaegu kõigis kudedes. Insuliini peamine toime on glükoosi kontsentratsiooni vähendamine veres. Kõigepealt isoleerisid Kanada teadlased F. Banting ja Charles Best (1921-22).

Insuliini molekuli moodustavad kaks polüpeptiidahelat, mis sisaldavad 51 aminohappejääki: A-ahel koosneb 21 aminohappejäägist, B-ahel koosneb 30 aminohappejäägist. Polüpeptiidi ahelad on ühendatud kahe disulfiidsildadega tsüsteiinijääkide kaudu, kolmas disulfiidside paikneb A-ahelas.

Erinevates liikides on insuliini peamine struktuur mõnevõrra erinev, samuti selle tähtsus süsivesikute ainevahetuse reguleerimisel. Sigade insuliin on inimestele kõige lähemal, mis erineb sellest ainult ühe aminohappejäägiga: alaniin asub sigade insuliini B ahela 30 asendis ja treoniin asub iniminsuliinil; Veiste insuliini iseloomustavad kolm aminohappejääki.

Insuliini biosüntees hõlmab kahe inaktiivse prekursori, preproinsuliini ja proinsuliini moodustumist, mis muundatakse järjestikuse proteolüüsi tulemusena aktiivseks hormooniks. Preproinsuliini biosüntees algab signaali peptiidi moodustamisega ER-ga seotud polüribosoomidel. Signaalpeptiid tungib ER-i valendikku ja suunab kasvava polüpeptiidi ahela sisenemise ER-i valemisse. Pärast preproinsuliini sünteesi lõppu lõigatakse signaalpeptiid, mis sisaldab 24 aminohappejääki, (joonis 11-24).

Proinsuliin (86 aminohappejääki) siseneb Golgi kompleksi, kus tegevus proteaaside lõhustatakse mitmes kohas moodustamaks insuliini (51 aminohappejääki) ja C-peptiid, mis koosneb 31 aminohappejäägist.

Sekretoorsete graanulite hulka kuuluvad insuliin ja C-peptiid ekvimolaarsetes kogustes. Graanulites ühendab insuliin tsinkiga dimeeride ja heksameeride moodustamiseks. Täiskasvanud graanulid ühendatakse plasmamembraaniga, ja insuliin ja C-peptiid sekreteeritakse ekstsitüosioonist tingitud rakuvälise vedelikuna. Pärast sekretsiooni verd lagundatakse insuliini oligomeerid. T1 / 2 insuliinist vereplasmas on 3-10 minutit, C-peptiid - umbes 30 minutit.

Bioloogiline roll - insuliin suurendab dramaatiliselt lihaste ja rasvarakkude seinte läbilaskvust glükoosiks. T. To. Kõik glükoosi assimilatsiooni protsessid toimuvad rakkude ja soodustab insuliin glükoosi vedada, see annab glükoosi organi poolt, sünteesi glükogeeni (süsivesikute reservi) ja selle kogunemist lihaskiudude. Suurendades glükoosi voolamist rasvkoe rakkudesse, stimuleerib insuliin rasva moodustumist organismis. Lisaks sellele stimuleerib insuliin rakus valgusünteesi, suurendades aminohapete rakuseinte läbilaskvust.

Hüperglükeemia - veresuhkru taseme tõus.

Hüperglükeemia korral suureneb glükoosi sissevõtt nii maksas kui ka perifeersetes kudedes. Niipea kui glükoosi tase tõuseb, hakkab kõhunääre tootma insuliini.

Hüpoglükeemia on patoloogiline seisund, mida iseloomustab normaalväärtuseni langenud perifeerse vere glükoosisisaldus (<3,3 ммоль/л при оценке по цельной капиллярной крови, <3,9 ммоль/л — по венозной плазме). Развивается вследствие передозировки сахароснижающих препаратов или избыточной секреции инсулина в организме. Тяжёлая гипогликемия может привести к развитию гипогликемической комы и вызвать гибель человека. Инсулинома — доброкачественная опухоль из бета-клеток поджелудочной железы, вырабатывающая избыточное количество инсулина. Клиническая картина характеризуется эпизодически возникающими гипогликемическими состояниями.

Langerhansi saarerakkude β-rakkude insuliini biosünteesi skeem. ER - endoplasmaatiline retikulum. 1 - signaalpeptiidi moodustumine; 2 - preproinsuliini süntees; 3 - signaalpeptiidi lõhustamine; 4 - proinsuliini transport Golgi aparaadile; 5 - proinsuliini muundamine insuliiniks ja C-peptiidiks ning insuliini ja C-peptiidi lisamine sekretoorsetele graanulitele; 6 - insuliini ja C-peptiidi sekretsioon.

Iniminsuliini struktuur. A. Esmane insuliini struktuur. B. Insuliini tertsiaarstruktuuri mudel (monomeer): 1 - A-ahel; 2 - B-ahel; 3 - retseptori sidumiskoht

Glükagoon on Langerhansi pankrease saarerakkude alfa-rakkude hormoon. Keemilise struktuuri järgi on glükagoon peptiidhormooniks.

Glükagooni molekul koosneb 29 aminohappest ja selle molekulmass on 3485 daltonit. Glükagooni avastati 1923. aastal Kimbell ja Merlin.

Glükagooni sünteesi peamine koht on kõhunääre isolaator-aparaat α-rakud. Kuid selle hormooni suhteliselt suuri koguseid võib toota ka mujal seedetraktis.

Glükagoon sünteesitakse suure eellase kujul, proglukagoon (mool kaal on umbes 9000). Samuti on leitud suuremaid molekule, kuid pole selge, kas nad on glükagooni või tihedalt seotud peptiidide prekursorid. Ainult 30-40% plasmas immunoreaktiivsest "glükagoonist" moodustab pankrease glükagooni. Ülejäänud on suuremad molekulid, millel puudub bioloogiline aktiivsus.

Plasma glükagoon on vabas vormis. Kuna see ei seondu transpordivalkudega, on glükagooni poolväärtusaeg lühike (umbes 5 minutit).

Selle hormooni inaktiveerimine esineb maksas ensüümi toimel, mis Ser-2 ja Gln-3-ga seondumise lahutamise teel eemaldab N-otsast kaks aminohapet. Maks on esimene sekreteeritud glükagooni raja barjäär ja kuna see hormoon kiiresti inaktiveerib, on selle portaalveeni veres sisaldus palju suurem kui perifeerses veres.

Glükagoonil ei ole peaaegu mingit toimet skeletilihase glükogeenile, ilmselt tänu nendes glükagooni retseptorite peaaegu täielikule puudumisele. Glükagoon põhjustab insuliini sekretsiooni kasvu tervete pankrease β-rakkude poolt ja insuliini aktiivsuse pärssimist. See on ilmselt üks glükagooni hüperglükeemia tekitatud vastastikuse toime füsioloogilisest mehhanismist.

Glükagooni toimib tugeva inotroopsest ja kronotroopsete mõju müokardi tänu suurenenud cAMP moodustumist (st on sarnase efekti mõju β-adrenergiliste retseptorite agonistide, kuid kaasamata β-adrenergilise süsteemi realiseerimise see efekt). Tulemuseks on vererõhu tõus, südame löögisageduse ja tugevuse suurenemine.

Suurtes kontsentratsioonides põhjustab glükagoon tugevat spasmolüütilist toimet, siseorganite, eriti soolte silelihaste lõõgastumist, mida ei ole vahendatud adenülaattsüklaasi poolt.

Glükagooni on seotud rakendamise reaktsioone "võitle või põgene", kättesaadavuse suurendamine energia substraatide (nt glükoosi, vabade rasvhapete, ketohappesse), et skeletilihaste ja suurendades vere juurdevoolu skeletilihaste tugevnemise tõttu südame. Lisaks suurendab glükagoon katehhoolamiine sekretsiooni neerupealise medulla abil ja suurendab katehhoolamiinide kudede tundlikkust.

Glükagoon on pankrease hormoon. Selle toime on insuliini vastand. Suhkurtõve korral ilmneb insuliini ja glükagooni vastastikune toime asjaolule, et insuliini tootmise ebapiisavust suurendab glükagooni produktsioon. See on glükoositaseme tõus veres, mis põhjustab glükoositaseme tõusu (hüperglükeemia). Glükagooni toimemehhanism on selgelt nähtav insuliinsõltuva suhkurtõve (s.o insuliinipuudus) ravimisel. Ebapiisava insuliini tootmist kõhunäärmes arendab hüperglükeemia (veresuhkru kõrge tase veres) ja metaboolne atsidoos (suurendada happesust organismi), mida saab ära hoida, vähendamata seejuures glükagooni sisaldust veres. Selleks määrake somatostatiin (pankrease hormoon), mis pärsib glükagooni tootmist ja vabanemist verd. Pärast seda, isegi insuliini täielikul puudumisel, ei ole veresuhkru tase normaalselt palju kõrgem.

Hormooni glükagooni sisalduse märkimisväärne suurenemine veres on glükagoonma (neerupealiste kasvajate) tunnuseks. Glükagoonoosiga põhjustab liigne glükagoon veresuhkru taseme tõusu ja suhkurtõve tekkimist.

Glükagooni molekuli esmane struktuur on järgmine: NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe-Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser-Arg-Arg-Ala-Gln-Asp- Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH

Insuliin

Keemiline struktuur

Insuliin - (ladina keeles Insula - saar) - peptiidhormoon, see moodustub kõhunäärme Langerhansi saarerakkudest beeta-rakkudes. Insuliini molekul koosneb kahest polüpeptiidahelast, mis sisaldavad 51 aminohappejääki: A-ahel koosneb 21 aminohappejäägist, B-ahel koosneb 30 aminohappejäägist. Polüpeptiidahelad on ühendatud kahe disulfiidsildadega tsüsteiinijääkide kaudu, kolmas disulfiidside on A-ahelas.

Erinevates bioloogilistes liikides esineva insuliini põhistruktuuril on mõned erinevused, justkui see roll süsivesikute ainevahetuse reguleerimises on erinev. Enam on sarnased inimese sigade insuliiniga, need erinevad ühe aminohappejäägi seast: sigade insuliini B-ahela 30 asendis on alaniin ja iniminsuliin-treoniin; veiseinsuliin erineb kolme aminohappejäägiga.

Ketid on üksteisega ühendatud kahe disulfiidsildadega (selgub, et igaüks moodustab kaks väävli aatomit) ja kolmas disulfiidsild toimib üksteisest kaugel oleva A-ahela aminohapete vahel. Ühendatud ketid kergelt painutatakse ja keeratakse kerakujuliseks struktuuriks, just selle hormooni molekuli konfiguratsioon on oluline selle bioloogilise aktiivsuse ilmnemisel.

Oluliselt mõjutab see ainevahetust peaaegu kõigis kudedes. Selle keemilise struktuuri kohaselt on see ühend polüpeptiidide ja valkude vahel. Insuliin moodustub loomade ja inimeste pankreas. Pankrease beeta-rakkudes moodustub insuliin prekursorist, proinsuliinist, 84-aminohappejäägi polüpeptiidist, millel ei ole gramneaalset aktiivsust. Insuliin on spetsiifiline aine, mis vähendab suhkrut, reguleerib ka süsivesikute ainevahetust; mõjutab glükoosi imendumist kudede poolt ja aitab sellel muuta glükogeeniks, samuti hõlbustab glükoosi tungimist kudede rakkudesse. Insuliini mitte ainult ei täheldatud hüpoglükeemilist toimet, sellel on mitmeid teisi toimeid: see mõjutab lihaste glükogeeni hoidlate suurenemist, stimuleerib peptiidide sünteesi, vähendab valkude tarbimist. Mõnes sportlases hinnatakse seda ravimit tänu sellele, et sellel on selgelt väljendunud anaboolne toime.

Ajalooline taust

Insuliini peamine ülesanne on anda keha rakkudele oluline energiamaterjal - glükoos.

Juhul, kui insuliini puudus on, ei ole rakkudel võimet absorbeerida glükoosi, veres on akumuleerumisprotsess ja kudedel ja elunditel on energia levimus. Kui insuliini puudus on, võib tekkida väga raske haigus (diabeet).

Kuni XX sajandi alguse. diabeediga patsiendid surid lastel või noorukitel haiguse põhjustatud komplikatsioonide arengu tõttu, peaaegu keegi ei elanud rohkem kui 5-7 aastat pärast haiguse algust.

19. sajandi lõpus oli pankreas osa diabeedi arengus. 1869. aastal viisid Berliinis läbi 22-aastane Paul Langergans, kes oli selle aja arstlik üliõpilane, pankrease struktuuri mikroskoobi uurimistööd. Ta märkas teadmata rakke, mis lõi rühmad ühtlaselt kogu nääre. Sellest hoolimata jätkus nende rakkude funktsioon, mida hiljem nimetati üliõpilaseks Langerhansi saarte seas, jätkuvalt uurimata.

Mõnikord hiljem arvas Ernst Lako hüpoteesi, et käärsool on seotud seedimisprotsessidega. 1889. aastal püüdis saksa füsioloog Oscar Minkowski tõestada, et see avaldus ei olnud midagi reaalsust. Selleks seadis ta eksperimendi, milles ta eemaldas nääre tervislikust koerast. Paar päeva pärast katse algust märkis Minkowski abipersonal, kes kontrollis laboratoorsete loomade seisundit, et paljud lendud lendasid katsekoera uriiniga.

Viidi läbi uriini uuring, mille käigus leiti, et koer, kellel ei ole kõhunääre, segaks uriiniga suhkrut. See oli esimene tähelepanek, mis näitab, et pankrease töö ja diabeedi arengu vahel on seos. 1901. aastal tõestas Eugene Opie, et diabeet areneb pankrease struktuuri häirete (Langerhansi saarte täielik või osaline hävimine) tagajärjel.

Esimene inimene, kes isoleerib insuliini ja rakendab seda patsientide raviks edukalt, oli Kanada füsioloog Frederick Banting. Ta püüdis luua diabeedi raviks, kuna kaks tema sõprust suri haigusest. Isegi enne seda püüdis paljud teadlased, kes mõistsid kõhunäärme rolli suhkurtõve tekkes, isoleerida vere suhkrusisaldust mõjutavat ainet. Kahjuks kõik katsed ebaõnnestus.

See oli osaliselt tingitud asjaolust, et pankrease ensüümid (peamiselt trüpsiin) aitasid vähemalt osaliselt lagundada insuliini valgu molekule enne, kui neid saab eraldada näärekoe ekstraktist. 1906. aastal suutis Georg Ludwig Zeltser saavutada mõningast edu katsekoerte koerte vere glükoosisisalduse vähendamisel pankreaseekstraktiga, kuid ta ei suutnud oma tööd jätkata. Scott 1911. aastal Chicago ülikoolis töötas kõhunääre vesiekstraktiga, märkis ta, et katseloomadel on glükoosuria vähene. Tulenevalt asjaolust, et projektijuht ei saanud uurimist olulisust veenda, lõpetati need.

Sama jõud jõudis Iisraelile Kleinerile 1919. aastal, ta ei saanud oma tööd lõpetada, kui algas Esimese maailmasõda.

Sarnast tööd 1921. aastal avaldas Rumeenia meditsiinikooli füsioloogia professor Nicola Paulesco. Paljud teadlased, mitte ainult Rumeenias, usuvad, et see teadlane oli insuliini pioneer. Sellest hoolimata kuulub insuliini eraldamine, samuti selle edukas kasutamine, Frederik Bantingile.

Banting töötas Kanada ülikooli anatoomia ja füsioloogia osakonna nooremõpetajana ja seda juhatas professor John MacLeod, kes tol ajal peeti diabeediga seotud küsimuste suurepäraseks spetsialistiks. Banting püüdis saavutada pankrease atroofiat, ühendades oma väljalaskekanalid (kanalid) 6-8 nädala jooksul, säilitades samal ajal Langerhansi saarte muutumatuna pankrease ensüümide toimetest ja saamaks puhast ekstrakti nende saarte rakkudest.

Selle katse tegemiseks oli vaja laboratooriumi, assistendi ja eksperimentkoera koera, see kõik ei olnud Bantingu puhul.

Abi saamiseks pöördus ta professor John MacLeodi poole, kes oli teadlik kõigist eelnevatest pankreasehormoonide hankimise ebaõnnestumistest. Seoses sellega keeldus ta esmalt Bantingist. Sellest hoolimata jätkas Banting jätkuvalt ja 1921. aasta kevadel palus MacLeod uuesti töötamist laboris vähemalt kaks kuud. Selle tõttu, et MacLeod kavatseb Euroopasse minna, oli see laboratoorium vaba, andis ta oma nõusoleku. Abistajana anti Bantingile 5-aastane üliõpilane Charles Best, kes oli hästi kogenud veresuhkru ja uriini määramise meetodeid.

Selleks, et viia läbi palju raha vajavat katset, müüs Banting peaaegu kõik, mis tal oli.

Paljud koerad olid seotud pankrease kanalitega ja hakkasid ootama oma atroofiat. 27. juulil 1921 manustati kõhunäärmeekstraktiga koerale, kellel ei olnud pankrease, ja mis oli prekoomas. Mõne tunni pärast oli koeril veresuhkru ja uriini langus ning atsetoon kadus.

Seejärel süstiti pankreaseekstrakt teist korda ja see kestis veel 7 päeva. On tõenäoline, et oleks võimalik pikendada koera elu mõnda aega, kuid teadlased ei eksponeerinud. See oli tingitud asjaolust, et koerte kõhunäärme insuliini saamine on väga töömahukas ja pikaajaline töö.

Veelgi enam, Banting and Best hakkas ekstraheerima sündimata vasikate kõhunäärme väljavõtteid, kes ei olnud veel seedimist soodustavaid ensüüme tootnud, kuid olid juba toodetud piisava hulga insuliini. Insuliini kogus oli nüüd piisav, et hoida katse koer elus kuni 70 päeva. Selleks ajaks, kui MacLeod tagasi Euroopast ja sai järk-järgult huvi Bantingu ja Pariisi töö vastu, otsustas ta ühendada kõik selle labori töötajad. Banting algusest peale nimetas saadud pankreaseekstraktiks Isletinit, kuid siis kuulis ta McLeodi ettepanekut ja nimetas selle insuliini (ladina insula - "saar").

Insuliini testimine jätkus edukalt. 14. novembril 1921 teatas Banting ja Best oma uurimistulemuste kohta Toronto Ülikooli Physiological Journal Clubi koosolekust. Kuu aega hiljem rääkisid nad oma edukustest New Haveni Ameerika füsioloogiaseltsis.

Tapamajas tapetud veiste pankreas saadud ekstrakti kogus hakkas kiiresti kasvama ja insuliini peene puhastamise tagamiseks vajas spetsialisti. Selleks kutsus MacLeod 1921. aasta lõpus välja tuntud biokeemik James Collipi, kes saavutas väga kiiresti insuliini puhastamisel häid tulemusi. Jaanuar 1922 otsustas Banting and Best alustada esimesi insuliini kliinilisi uuringuid inimestel.

Esiteks tutvustasid teadlased üksteist 10 insuliiniühikut ja hiljem vabatahtlikku. Nad said 14-aastase poisi Leonardi Thompsoni, kes põeb diabeedi. Ta sai esimese süstina 11. jaanuaril 1922, kuid see ei olnud täiesti edukas. Selle põhjuseks oli see, et väljavõte ei olnud piisavalt puhastatud, hakkasid allergiaid arenema. Järgmise 11 päeva jooksul töötas Collip laboris väljavõtte parandamiseks, ja 23. jaanuaril anti poisile teine ​​insuliini süst.

Pärast insuliini sisenemist hakkas poiss kiiresti paranema - ta oli esimene inimene, kes täitis insuliini ellu. Mõni aeg hiljem päästis Banting oma sõpra, arsti Joe Gilchrist, paratamatust surmast.

Uuend, et insuliini esmakordselt edukalt rakendati 23. jaanuaril 1922, sai väga kiiresti rahvusvaheline tunne. Banting ja tema kolleegid tõusid praktiliselt üles sadadele diabeediga inimestele, eriti rasketes vormides. Inimesed saatsid palju kirju, milles paluti tervenemist, mõned tuli otse laborisse. Vaatamata sellele oli sel ajal palju puudujääke - insuliinipreparaat ei olnud veel standardiseeritud, ei olnud enesekontrolli vahendeid ja manustatavaid annuseid mõõdeti silma abil põhjalikult. Sellega seoses tekivad tihti hüpoglükeemilised reaktsioonid, kui glükoosi tase langeb alla normaalse taseme.

Sellele vaatamata paranesid insuliini kasutuselevõtt igapäevases meditsiinipraktikas.

Toronto Ülikool alustas insuliini tootmise litsentside müümist ravimifirmadele ja 1923. aastaks sai see kõigile diabeetikutele kättesaadavaks.

Lily (USA) ja Novo Nordisk (Taani) on saanud loa ravimite valmistamiseks ja nad on praegu selles valdkonnas juhid. Bantingu 1923. aastal andis Toronto ülikool teaduse doktorikraadi, valiti ta professoriks. Lisaks otsustati Banting ja Best'i jaoks avada meditsiinilisi eriuuringuid, neile määrati suured isiklikud palgad.

Aastal 1923 anti Bantingile ja Mcleodile Nobeli füsioloogia ja meditsiini auhind, mida nad jagas vabatahtlikult Best ja Collip.

Aastal 1926 sünteesis arstiteadus Abel sünteesida insuliini kristallilises vormis. Pärast 10 aasta möödumist andis Taani teadlane Hagedorn pikaajalise (pikaajalise) toimega insuliini ja 10 aastat hiljem lõi neutraalse protamiini Hagerdoni, mis on endiselt üks populaarsemaid insuliini tüüpe.

Insuliini keemilist koostist määrati Briti molekulaarbioloog Frederick Sanger, kes selle eest 1958. aastal Nobeli preemia sai. Insuliin oli esimene valk, mille aminohappejärjestus täielikult detekteeriti.

Insuliingmolekuli ruumiline struktuur loodi 1990-ndatel röntgendifraktsiooni meetodil. Dorothy Crouft Hodgkin sai talle Nobeli auhinna.

Pärast seda, kui Banting saavutas veiseinsuliini, uuriti sigade ja lehmade pankrease näärmete ja muude loomade (näiteks vaalad ja kalad) poolt saadud insuliini.

Inimese insuliini molekul koosneb 51 aminohappest. Sealiha insuliini eristatakse ainult ühe aminohappega, lehmadega - kolm, kuid see ei takista neil suhkru taseme normaliseerimist üsna hästi. Sellest hoolimata on loomset päritolu insuliin väga ebasoodsas olukorras - enamikul patsientidest see põhjustab allergilist reaktsiooni. Seoses sellega vajas täiendavat tööd insuliini parandamiseks. Aastal 1955 dekrypreeriti inimese insuliini struktuuri ja hakkas tööd selle eraldamiseks.
Esimest korda tegi seda 1981. aastal Ameerika teadlased Gilbert ja Lomedico. Mõnikord hiljem ilmnes insuliin, mis saadi pagaripärmast geenitehnoloogia abil. Insuliin oli esimene inimese valk, mis sünteesiti 1978. aastal geneetiliselt muundatud bakteri E. coli poolt. Sellest hetkest algas biotehnoloogiaga uus ajastu. Alates 1982. aastast on Ameerika firma Genentech toodetud iniminsuliini, mis sünteesiti bioreaktoris. See ei põhjusta allergilisi reaktsioone.

Farmakoloogiline toime (vastavalt tootja andmetele)

Insuliin on aine, mis alandab suhkrut ja millel on võime reguleerida süsivesikute ainevahetust; suurendab glükoosi imendumist kudedes ja soodustab selle muutmist glükogeeniks, lisaks hõlbustab see glükoosi tungimist kudede rakkudesse.

Lisaks hüpoglükeemilise toime tekitamisele (veresuhkru taseme langetamine) on insuliinil mitmeid muid toimeid: see suurendab glükogeeni ladusid lihastes, stimuleerib peptiidide sünteesi, vähendab valkude tarbimist jne.

Insuliini toimega kaasneb teatud ensüümide stimulatsioon või inhibeerimine (inhibeerimine); stimuleeritud glükogeeni süntaas, püruvaatdehüdrogenaas, heksokinaas; lipaas on inhibeeritud, mis aktiveerib rasvhappeid rasvkoest, lipoproteiin lipaasi, mis vähendab vere seerumi "hägustumist" pärast rasvaga söömist.

Insuliini biosünteesi ja sekretsiooni (vabanemise) määr sõltub veresuhkru sisaldusest. Selle kontsentratsiooni suurenemisega suureneb insuliini sekretsioon pankrease poolt; vere glükoosisisalduse vähenemine aeglustab insuliini sekretsiooni.

Insuliini toime on otseselt seotud selle interaktsiooniga konkreetse retseptoriga, mis asub rakumembraanil ja insuliini retseptori kompleksi moodustumisega. Insuliini retseptor koos insuliiniga siseneb rakku, seeläbi see mõjutab rakuvalkude fosfolatsiooni; edasiste intratsellulaarsete reaktsioonide toimemehhanism pole täielikult teada.

Insuliini aktiivsus määratakse bioloogiliselt (võime vähendada tervete küülikutega glükoosi kontsentratsiooni veres) ja ühe füüsikalis-keemilise meetodi abil (elektroforees paberil või kromatograafia paberil). Ühe toimimisüksuse (ED) või rahvusvahelise ühiku (IE) jaoks võta aktiivsus 0,04082 mg kristalset insuliini.

Insuliini metaboolsed toimed

  1. Parandab glükoosi ja teiste ainete rakkude omastamist;
  2. Aktiveerib peamised glükolüüsi ensüümid;
  3. Suurendab glükogeeni sünteesi intensiivsust - insuliin sunnib glükoosi ladustama maksa ja lihaste rakkudega, polümeriseerides seda glükogeeniks;
  4. Vähendab glükoneogeneesi intensiivsust - väheneb glükoosi tekitamine maksas erinevatest mitte-süsivesikute looduslikest ainetest (valgud ja rasvad).

Anaboolne insuliini toime

  • Mõjutab rakuliste aminohapete (eriti leutsiini ja valiini) imendumist;
  • Parandab kaalium ioonide liikumist rakku, samuti magneesiumi ja fosfaati;
  • Mõjutab DNA replikatsiooni ja valgu biosünteesi võimendamist;
  • Suurendab rasvhapete sünteesi ja nende edasist esterdamist - rasvkoes ja maksas
  • Stimuleerib glükoosi muundamist triglütseriidideks; insuliini puudumisega, toimub vastupidine - rasvade mobiliseerimine.

Insuliini antikataboolne toime

  1. Inhibeerib valkude hüdrolüüsi - vähendab valkude lagunemist;
  2. Vähendab lipolüüsi - vähendab rasvhapete voolu veres.

Kasutatud insuliini liigid bb

Lühitoimeline insuliin

Lühiajaline insuliin hakkab toimima subkutaanse manustamise korral 30 minuti pärast (seoses sellega manustatakse neid 30-40 minutit enne sööki), maksimaalne toime kestab 2 tundi, see kaob keha pärast 5-6 tundi.

Parim valik

Ultraheli insuliin

Ultrahutu insuliin hakkab toimima 15 minuti pärast, maksimaalselt 2 tundi, kaduvad kehast 3-4 tunni pärast. See on rohkem füsioloogiline, seda võib manustada vahetult enne sööki (5-10 minutit) või vahetult pärast sööki.

Parim valik

  • Insuliin lispro (Humalog) on ​​iniminsuliini poolsünteetiline analoog.
  • Aspartinsuliin (NovoRapid Penfill, NovoRapid FlexPen).
  • Insuliinglulisiin (Humalog)

Insuliini eelised ja puudused

Kasu

  • Kursuse madal hind
  • Laialdane kättesaadavus - ravimit saab apteegist kergesti osta
  • Kõrge kvaliteet - peaaegu võltsingud on erinevalt steroididest
  • Puudub mürgisus, väike kõrvaltoimete tõenäosus, peaaegu täielik ravitulemuste puudumine
  • Väike tagasipöördumise nähtus
  • Sellel on selgelt väljendunud anaboolne toime.
  • Võib kombineerida anaboolsete steroidide ja muude vahenditega.
  • Androgeense toime puudub

Puudused

  • Raske režiim
  • Rasv suurendab märkimisväärselt
  • Hüpoglükeemia

Insuliini võtmine

  1. See kursus sobib ideaalselt komplektile 5-10 kg lihasmassi 1-2 kuud, siis peate oma sekretsiooni taastamiseks võtma vähemalt kaks kuud.
  2. Uurige insuliini toimemehhanismi, sealhulgas hüpoglükeemiaga võitlemise meetmeid.
  3. Alustage kursi annusega 10 ühikut naha alla, aja jooksul (1 kord päevas või iga päev), suurendage annust 2 ühikuga.
  4. Kontrollige hoolikalt keha reaktsiooni annuse suurenemisele!
  5. Siis saate suurendada annust 15-20 U-ni, suured annused ei ole soovitatavad (Väärib märkimist, et see sõltub kudede tundlikkusest insuliiniga, mõned sportlased taluvad 50-60 U insuliini hästi ja ainult selliste annuste suurendamisel, kuid seda saab teada ainult järk-järgult annuste suurendamine).
  6. Tuleb märkida, et insuliinisüstaltel on erinevad kaalud. Süstlaid U-40 kasutatakse insuliini süstimiseks, mis sisaldab 40 ühikut 1 ml kohta. U-100 süstlad tunduvad väga sarnased U-40-ga, kuid neid kasutatakse preparaatidena, mis sisaldavad 100 ühikut insuliini 1 ml kohta.
  7. Süstide sagedust saab muuta, kuid nende arvates saabub kõige paremini üks kord päevas. Süstekoha parem toimetada kohe pärast treeningut (aga ainult lühikese toimeajaga insuliini tarbimise korral lühikese toimeajaga insuliini tarbimisega hilinemise korral, kui pärast õhtust treeningut on vaja insuliini võtta, peaks see olema ülitugeva toimega insuliin, kuna see töötab vaid 3 tundi ja tal on aega, et lõpetada magamaminekut), sest kohe pärast seda, kui toitu peaks sööma, tuleb tagada süsivesikute tarnimine veres. Lisaks sellele kipub insuliin inhibeerima kataboolseid protsesse, mida põhjustab füüsiline pinge koolituse ajal. Kursuse kestus selles režiimis on 2-2,5 kuud.
  8. Te saate süstida iga päev ja isegi kaks korda päevas, kuid siis tuleb kursuse kestust vähendada 1,5-2 kuuni.
  9. Kui kasutate ülitäpselt toimivat insuliini, peate te süstima kohe pärast rasket sööki, mis on rikas süsivesikutega.
  10. Kui kasutate lühitoimelist insuliini, peate süstima 30 minutit enne rasket sööki, mis on rikas süsivesikutega.
  11. 1 RÜ insuliinil peaksite võtma 6 grammi süsivesikuid.
  12. Süstida erinevates kohtades, et vältida lipodüstroofiat (ebakorrapärasused nahaalus rasvas).
  13. Selleks, et edukalt läbida kursus, peaksite järgima kõrge kalorsusega toitu, tegema jõutreeninguid ja ka massi kaalutlemiseks kasutada spordi toitumist.

Ohutusabinõud

  1. Kurssi tuleks alustada väikese annusega - 5-10 U, et kontrollida keha reaktsiooni.
  2. Tehke ainult nahaalusi süstlaid.
  3. Ärge süstige enne treenimist.
  4. Ärge süstige kohe enne magamaminekut.
  5. Pärast süstimist peab keha olema varustatud süsivesikutega (tervetel inimestel on veresuhkru taseme tühja kõhuga vahemikus 3 kuni 5,5 mmol / l.) Iga insuliin vähendab veresuhkru taset 2,2 mmol / l võrra. Kui teid lööb 20 ühikut ülikerglast toimega insuliini, võib tekkida hüpoglükeemia.
  6. Endokrinoloogia (kus kuulub insuliini) on selline asi nagu "leibaüksus". Vaatamata toote tüübile ja kogusele, ükskõik mis see on, sisaldab üks leivakomplekt 12-15 grammi seeditavaid süsivesikuid. See suurendab veresuhkru taset sama suurusega - 2,8 mmol / l - vajab kehas imendumiseks ligikaudu 1,5-2 ühikut insuliini. Seda arvutusmeetodit leiab laialdasemalt internetist.
  7. Nüüd loeme. 10-15 ühikut insuliini tuleb võtta 10-15 leivaküpset, see võrdub 120-150 g puhaste süsivesikutega. Näiteks laske see olla 300-450 grammi valget leiba.

Insuliini kõrvaltoimed

  • Hüpoglükeemia või vere glükoosisisalduse vähenemine viib kõikidesse muudesse ilmingutesse. Hüpoglükeemiat saab ilma probleemideta ära hoida.
  • Süstimispiirkonna sügelemine
  • Allergia on väga haruldane
  • Endogeense insuliini sekretsiooni vähenemine on võimalik ainult pikkade kursuste korral, kui kasutatakse insuliini suuremaid annuseid.
  • Insuliinil puudub toksiline toime maksale või neerudele, see ei põhjusta suguelu (tugevus) häiret.

Näidustused insuliini kasutamiseks

Väikestes annustes (5-10 U) kasutatakse insuliini maksahaigusteks (hepatiit, tsirroosi esialgsed staadiumid), atsidooside, ammendumise, toitumise kaotuse, furunkulooside, türotoksikoosi jaoks.

Neuropsühhiaatrilises praktikas kasutatakse insuliini alkoholismiks, närvisüsteemi ammendamiseks (hüpoglükeemilist seisundit sisaldavates doosides).

Psühhiaatrias insuliinkomatoosravi (mõne skisofreenia vormi ravimisel manustatakse insuliini lahust suures koguses, mis annuste järkjärgulise suurendamisega põhjustab hüpoglükeemilist šokki).

Dermatoloogias kasutatakse insuliini diabeetilise toksidermii kui mittespetsiifilise toimeaine - ekseemi, akne, urtikaaria, psoriaasi, kroonilise püoderma ja pärmakahjustuste korral.

Vastuväited meditsiiniliseks kasutamiseks

Äge hepatiit, pankreatiit, nefriit, neeruhaigus, peptiline haavand ja kaksteistsõrmikuhaavand, dekompenseeritud südamehaigused.

Veel Artikleid Diabeedi

Suhkurtõbi on kõhunäärme patoloogia, millega kaasneb hormonaalse insuliini tootmise kahjustamine Langerhans-Sobolevi saarte poolt.

Venemaal on umbes 4 miljonit diabeediga patsienti. Samal arvul (ligikaudu 5 miljonit) patsienti ei kontrollitud ega nende haigusest midagi teada. Tohutu riigi suur hulk, kus igal viieteistkümnendal kodanikul on ohtlik haigus.

Suhkurtõve veresuhkru taseme kiireks vähendamiseks on palju võimalusi. Nende seas on rahvapäraste ravimite efektiivne ravi, vähendades glükoosi kodus õige toitumisega.