Секреция инсулина поджелудочной железой

Секреция инсулина поджелудочной железой

ПРЕПАРАТЫ ГОРМОНОВ ПОДЖЕЛУДОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И ПЕРОРАЛЬНЫЕ САХАРОПОНИЖАЮЩИЕ СРЕДСТВА.

Можно сказать, что было бы весьма желательно найти замену подкожному введению инсулина, однако до сих пор никакой альтернативы этому нет.

R. Priesel, R. Wagner, 1932

Поджелудочная железа сочетает функции как эндокринной, так и экзокринной железы. Экзокринная функция заключается в выработке пищеварительного сока, который выделяется в двенадцатиперстную кишку и содержит сумму ферментов, необходимых для переваривания белков (трипсин, химотрипсин, коллагеназа, элластаза и др.), жиров (фосфолипаза, триглицеридлипаза, холестеролэстераза), углеводов ( α -амилаза, сахараза, мальтаза, галактаза) и нуклеиновых кислот (эндонуклеазы, ДНК-азы, РНК-азы).

Эндокринную функцию поджелудочной железы выполняют особые скопления эндокринных клеток – островки Лангерганса. В ткани железы располагается около 1 млн. островков. Островки содержат клетки 4 типов, которые вырабатывают по крайней мере 5 видов гормонов (см. таблицу 1).

Таблица 1. Гормоны, продуцируемые поджелудочной железой и их функция.

Усиление гликогенолиза и липолиза.

Усиление гликолиза, синтеза гликогена, белка,

липидов; торможение гликогенолиза и липолиза.

Торможение захвата глюкозы β -клетками, секре-

ции инсулина, конверсия проинсулина в инсулин

Торможение секреции инсулина, глюкагона,

СТГ, гастрина, соляной кислоты

Торможение секреции инсулина, пепсина, соля-

Недостаточность эндокринной функции поджелудочной железы. Наиболее важной патологией с клинической точки зрения является сахарный диабет.

Сахарный диабет – эндокринное заболевание, обусловленное абсолютной или относительной недостаточностью инсулина, которая приводит к нарушению всех видов обмена веществ, поражению сосудов (ангиопатии) и нервов (нейропатии). Под абсолютной инсулиновой недостаточностью понимают снижение секреции инсулина β -клетками поджелудочной железы, тогда как под относительной – понижение чувствительности к инсулину периферических тканей на фоне нормальной или даже повышеннной секреции инсулина.

Согласно современной клинической классификации различают 2 основных типа заболевания:

• Инсулинзависимый сахарный диабет (ИЗСД или диабет I типа);

• Инсулиннезависимый сахарный диабет (ИНСД или диабет II типа). Особенности каждого из этих типов диабета представлены в таблице 2.

Таблица 2. Сравнительная характеристика типов сахарного диабета.

Семейный характер заболевания

Связь с генами HLA

Другие аутоиммунные заболевания

нормальный или понижен

Потребность лечения инсулином

обязательна у всех

у отдельных лиц

Распространенность в популяции

Классификация противодиабетических средств:

I. Средства заместительной терапии:

1. Препараты инсулина.

2. Модифицированные инсулины: лизпроинсулин, инсулин аспарт, гларгининсулин .

II. Средства, стимулирующие секрецию инсулина из β -клеток поджелудочной железы (секретагоги):

1. Производные сульфонилмочевины:

A I поколения: карбутамид, толбутамид ;

B II поколения: глибенкламид, гликвидон, глипизид ;

C III поколения: глимепирид .

2. Производные бензойной кислоты: репаглинид, натеглинид

III. Средства, повышающие чувствительность периферических тканей к инсулину (периферические сенситайзеры):

1. Производные бигуанида: метформин .

2. Производные тиазолидиндиона: пиоглитазон, розиглитазон .

IV.Средства, снижающие абсорбцию углеводов в кишечнике:

1. Ингибиторы α -глюкозидаз: акарбоза, воглибоза ;

2. Производные смол: гуарем .

Инсулин (Insuline). Инсулин человека – небольшой белок с Mr=5.808 Да, состоящий из 51 аминокислоты. Инсулин образуется в β -клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, который содержит 110 аминокислот. После выхода из эндоплазматической сети от молекулы отщепляется N-концевой сигнальный пептид из 24 аминокислот и образуется проинсулин. В комплексе Гольджи путем протеолиза из середины молекулы проинсулина удаляются 4 основные аминокислоты и С-пептид из 31 аминокислоты. В итоге, образуется 2 цепи инсулина – А-цепь из 21 аминокислоты (содержит дисульфидную связь) и В-цепь из 30 аминокислот. Между собой А и В цепи соединяются 2 дисульфидными связями. В дальнейшем в секреторных гранулах β -клеток инсулин депонируется в виде кристаллов, состоящих из 2 атомов цинка и 6 молекул инсулина. В целом поджелудочная железа человека содержит до 8 мг инсулина, что примерно соответствует 200 ЕД инсулина.

Схема 1. Образование инсулина. В процессе протеолиза от проинсулина отщепляется видоспецифичный С- пептид и 4 оснóвные аминокислоты (показаны красным).

Секреция инсулина. β -клетки поджелудочной железы содержат в своей мембране большое количество К + -каналов, которые находятся в открытом состоянии и обеспечивают постоянный выход ионов калия из клетки и гиперполяризацию ее мембраны.

Основным стимулятором секреции инсулина является глюкоза (см. рис. 2). При повышении концентрации глюкозы более 5 ммоль/л она при помощи переносчика GLUT-2 поступает внутрь β -клеток и подвергается фосфорилированию ферментом глюкокиназой. Глюкокиназа – особый фермент, который содержится только в клетках печени и поджелудочной железы, он имеет относительно низкое сродство к глюкозе (K m ≈ 10-20 мМ), поэтому фосфорилирует глюкозу только в том случае, если ее концентрация достаточно высока. В осталь-

ных клетках нашего организма фосфорилирование глюкозы осуществляется гексокиназой – ферментом, который имеет высокое сродство к глюкозе (K m ≈ 1-2 мМ) и активируется даже небольшим количеством глюкозы.

Схема2. Регуляциясекрецииинсулина. Г– глюкоза, GLUT-2 – глюкозныйтранспортер, Г-киназа– глюкокиназа, обеспечивающая фосфорилирование глюкозы до глюкозо-6-фосфата (Г-6-Ф), который включается вЦТКсобразованиемв итоге АТФ. Молекулы АТФ блокируют калиевые канала мембраны β -клеток и гиперполяризующий ток калия прекращается, а мембранный потенциал понижается. Уменьшение мембранного потенциала способствует открытию кальциевыхканалов, поступлениюионовкальциявклеткуисекрецииинсулина(Ins).

После фосфорилирования глюкозы в β -клетках она включается в ЦТК и обеспечивает синтез молекул АТФ, которые соединяются со специальными рецепторами внутренней поверхности калиевого канала и закрывают его. В итоге, ток ионов калия из клетки прекращается и развивается небольшая деполяризация мембраны, которая приводит к открытию Са 2+ — каналов. Ионы кальция поступают в клетку и выполняют роль стимулятора секреции приводя к выбросу инсулина в кровь.

После того, как под влиянием инсулина уровень глюкозы понизится, активность переносчика GLUT-2 падает и транспорт глюкозы в β -клетки прекращается, уровень глюкозы в цитоплазме клетки также понижается. Глюкокиназа не может провести фосфорилирование глюкозы и синтез АТФ в β -клетках ослабевает, калиевые каналы освобождаются от молекул АТФ и вновь открываются, что приводит к возобновлению тока ионов калия из клетки и гиперполяризации ее мембраны. Секреция инсулина падает.

Схема 3. Постпрандиальная секреция инсулина у человека. У здорового человека в секреции инсулина имеет-

ся ранняя фаза и поздняя фаза. У лиц, которые страдают ИНСД сохраняется только поздняя фаза, а у пациентов с ИЗСД выпадают обе фазы.

β -клетки поджелудочной железы постоянно высвобождают небольшое количество инсулина (даже при низком уровне глюкозы в крови) – это так называемая «базальная секреция», которая составляет 1 ЕД/час. После приема пищи секреция инсулина нарастает одновременно с уровнем гликемии (уровнем глюкозы в крови) и составляет 4-6 ЕД/ч – это так называемая постпрандиальная секреция инсулина. В постпрандиальной секреции различают 2 фазы – раннюю и позднюю (см. рис. 3). У пациентов с ИЗСД отсутствуют обе фазы секреции инсулина, тогда как у больных ИНСД вторая фаза сохраняется, но становится более сглаженной.

Метаболизм и деградация инсулина. Период полуэлиминации инсулина после его выделения в кровь составляет всего 5-6 минут. Основными органами, где происходит разрушение инсулина являются печень, почки и скелетные мышцы. Деградация инсулина происходит под влиянием инсулиназы (расщепляет дисульфидные связи) и дигидропептидазы II типа (ангиотензинпревращающий фермент, который расщепляет В-цепь инсулина).

Поскольку кровь от поджелудочной железы по системе воротной вены поступает в печень, то 50-60% инсулина так и не достигают органов-мишеней и подвергаются разрушению при первом прохождении через гепатоциты, оставшиеся 35-40% инсулина элиминируются почками. У пациентов с диабетом, которые получают подкожные инъекции инсулина его элиминация носит нефизиологический характер: более 50-60% инсулина элиминируется почками и только 35-40% печенью.

Читайте также:  Запор в больнице

Механизм действия инсулина. Инсулин действует на трансмембранные инсулиновые рецепторы, расположенные на поверхности тканей мишеней (скелетные мышцы, печень, жировая ткань) и активирует эти рецепторы.

Инсулиновый рецептор содержит 2 субъединицы: α -субъединицу, которая расположена с внешней стороны мембраны и β -субъединицу, которая прошивает мембрану насквозь. При связывании инсулина с рецепторами происходит их активация, при этом молекулы рецепторов объединяются попарно и приобретают тирозинкиназную активность (т.е. способность фосфорилировать остатки тирозина в молекулах ряда белков). Активированный рецептор подвергается аутофосфорилированию и в результате его тирозинкиназная активность усиливается в десятки раз. В дальнейшем сигнал с рецептора передается двумя путями:

• Немедленный ответ (развивается через несколько минут). Связан с фосфорилированием остатков тирозина в белке IRS-2, который активирует фосфатидилинозитол-3-киназу (PI-

3 киназа). Под влиянием этой киназы молекулы фосфатидилинозитол бифосфата (PIP 2 ) фосфорилируются до фосфатидилинозитол трифосфата (PIP 3 ). PIP 3 активирует ряд протеинкиназ, которые влияют на:

активность трансмембранных транспортеров питательных веществ;

активность внутриклеточных ферментов метаболизма углеводов и жиров;

транскрипцию в ядре клетки ряда генов.

• Замедленный ответ (развивается через несколько часов). Обусловлен фосфорилированием остатков тирозина в молекуле IRS-1, которая стимулирует митоген-активируемые протеинкиназы (МАРК) и запускает процесс роста клеток и синтеза ДНК.

Физиологические эффекты инсулина. Основным эффектом инсулина является его влияние

на транспорт глюкозы в клетки. Через мембрану клеток глюкоза проникает путем облегченного транспорта за счет специальных переносчиков – транспортеров глюкозы GLUT. Различают 5 видов этих транспортеров, которые могут быть объединены в3 семейства:

• GLUT-1,3,5 – транспортеры глюкозы в инсулиннезависимые ткани. Для работы этих транспортеров не требуется инсулин. Они имеют крайне высокое сродство к глюкозе (K m ≈ 1-2 мМ) и обеспечивают транспорт глюкозы в эритроциты, нейроны мозга, эпителий кишечника и почек, плаценту.

• GLUT-2 – транспортер глюкозы в инсулинрегулирующие ткани. Он также не требует для своей работы инсулина и активируется только при высоких концентрациях глюкозы, так как имеет к ней крайне низкое сродство (K m ≈ 15-20 мМ). Обеспечивает транспорт глюкозы в клетки поджелудочной железы и печени (т.е. в те ткани, где идет синтез и деграда-

ция инсулина). Он принимает участие в регуляции секреции инсулина при повышении уровня глюкозы.

• GLUT-4 – транспортер глюкозы в инсулинзависимые ткани. Этот транспортер имеет промежуточное сродство к глюкозе (K m ≈ 5 мМ), но в присутствии инсулина его сродство к глюкозе резко повышается и он обеспечивает захват глюкозы клетками мышц, адипоцитами, печенью.

Под влиянием инсулина происходит перемещение молекул GLUT-4 из цитоплазмы клетки в ее мембрану (увеличивается количество молекул переносчика в мембране), повышается сродство переносчика к глюкозе и она поступает внутрь клетки. В итоге, концентрация глюкозы в крови понижается, а в клетке возрастает.

В таблице 3 представлено влияние инсулина на обмен веществ в инсулинзависимых тканях (печени, скелетных мышцах, жировой ткани).

Таблица 3. Влияние инсулина на обмен веществ в органах мишенях.

Поджелудочная железа – это незаменимый орган в человеческом организме, который является ответственным за выработку гормонов, обеспечивающих нормальное протекание пищеварительных и обменных процессов. Однако он часто подвергается воздействию негативных факторов. Его работа нарушается, что приводит к различным проблемам со здоровьем. Гормоны поджелудочной железы более не вырабатываются никакими органами, поэтому когда их продуктивность снижается, человеку прописывается пожизненная заместительная терапия, которая обеспечивает поддержание различных процессов в организме, необходимых для нормальной жизнедеятельности.

Строение и функции органа

Поджелудочная железа – это самая крупная железа из всех, что имеются в человеческом организме. Она имеет вытянутую форму и располагается за желудком, тесно прилегая к двенадцатиперстной кишке и селезенки. Ее длина у взрослого человека составляет 13-20 см, а вес приблизительно равен 60-80 г.

Железа состоит из 3 основных частей – головки, тела и хвоста, на которых располагаются многочисленные островки, выделяемые определенные пищеварительные вещества и гормоны. Кроме этого, в структурных тканях этого органа также присутствуют нервные окончания и ганглии, сосуды и выводные протоки, обеспечивающие отток пищеварительных ферментов и прочих вырабатываемых поджелудочной веществ в 12-перстную кишку.

Учитывая то, что островков поджелудочной железы много и все они выполняют свои функции, этот орган подразделяют на две основные части:

  • эндокринную,
  • экзокринную.

Эндокринная часть

В эндокринной части находится множество островков, которые условно подразделяют на панкреатические и островки Лангерганса. Их отличие заключается не только в клеточном строении, но в морфологических, а также физико-химических свойствах. В составе островков Лангерганса находятся эндокринные клетки, которые являются ответственными за выработку определенных гормонов, без которых регуляция обменных процессов в организме становится невозможной.


Островки Лангерганса поджелудочной железы

И если говорить о том, какие гормоны вырабатывает поджелудочная железа, а вернее, ее островки Лангерганса, то следует выделить следующие:

  • инсулин,
  • глюкагон,
  • с-пептид,
  • соматостатин,
  • тиролиберин,
  • гастрин.

При этом все эндокринные клетки поджелудочной железы имеют свои отличия и названия:

  • Альфа-клетки. Они занимают практически 20% от общего числа клеток поджелудочной. Их основная функция – выработка глюкагона.
  • Бета-клетки. Они составляют основную часть железы и занимают 70% от общего числа клеток этого органа. Их функция заключается в синтезе инсулина, который является ответственным за расщепление и транспортировку глюкозы в ткани организма. Однако несмотря на свою численность, бета-клетки являются самыми уязвимыми. Под влиянием негативных факторов (возраста, неправильных пищевых привычек и т.д.) их функциональность нарушается и они повреждаются, что и является основной причиной возникновения различных проблем со здоровьем.
  • Дельта-клетки. Их количество очень маленькое. Занимают они всего 5-10% от общего числа клеток поджелудочной. Занимаются продуцированием соматостатина.
  • РР-клетки. Занимают малую часть поджелудочной железы (около 2-5%) и способствуют синтезу панкреатического полипептида.

Роль гормонов в организме, вырабатывающихся эндокринной частью поджелудочной, занимает не последнее место. Рассказывая о функциях эндокринных клеток железы, нельзя не сказать еще об одном важном гормоне – с-пептиде, который регулирует обмен углеводов и является молекулой инсулина. Недостаток именно этого гормона часто становится причиной нарушения углеводного обмена и развития различных заболеваний, среди которых находится и сахарный диабет, имеющий большую распространенность среди людей в возрасте 30-45 лет.

Экзокринная часть

Экзокринная часть поджелудочной железы состоит из выводных протоков, через которые все пищеварительные ферменты, вырабатываемые этим органом, непосредственно попадают в 12-перстную кишку. При этом количество этих протоков просто огромное. Оно составляет практически 95% от общей массы железы.


Строение экзокринной части поджелудочной

Клетки, из которых состоит экзокринная часть поджелудочной, выполняют очень важную функцию. Именно они осуществляют синтез панкреатического сока, в составе которого находятся необходимые для переваривания пищи и нормального усвоения питательных веществ ферменты.

Функции гормонов поджелудочной

В человеческом организме вырабатываются разные гормоны поджелудочной железы и их функции, естественно, сильно отличаются. Каждый гормон является особенным, и недостаток хотя бы одного из них приводит к различным расстройствам.

Читайте также:  Амоксициллин или азитромицин что лучше при бронхите

Инсулин

Этот гормон относится к разряду полипептидных гормонов, имеющих сложное структурное строение. Инсулин состоит из 2 цепочек, которые соединяются между собой химическими мостиками.

Данный гормон поджелудочной железы выполняет очень важные функции. Его действие направлено на нормализацию уровня сахара в крови за счет расщепления глюкозы на более легкие соединения и распределяя их по клеткам и тканях организма, таким образом насыщая их энергией, необходимой для нормального функционирования.


Синтез инсулина поджелудочной железой

Более того, инсулин обеспечивает откладывание в мышцах и печени гликогена, который он также производит путем определенных реакций из глюкозы. Это вещество (гликоген) тоже является важным для человеческого организма, так как он обеспечивает насыщение его энергией в случае, если наблюдается нехватка глюкозы (например, при усиленных физических нагрузках).

Также именно благодаря инсулину, в печени не происходит откладывание гликогенолиза и гликонеогенеза, которые препятствуют нормальному функционированию этого органа. А еще инсулин оказывает влияние на процесс расщепления жира, не позволяя ему расщепляться без надобности, и препятствует образованию кетоновых тел в организме.

Глюкагон

Еще один гормон, который синтезирует поджелудочная железа. Он также относится к разряду полипептидных гормонов, но имеет всего одну цепочку аминокислот. Функциональность глюкагона противоположна функциям инсулина. То есть его действие направлено на расщепление липидов в жировых тканях и увеличение концентрации глюкозы в крови, продуктивностью которой занимаются клетки печени. Однако несмотря на это, глюкагон также не позволяет уровню глюкозы в крови подниматься выше нормы, осуществляя собственную защиту.

Но не стоит забывать о том, что поджелудочная железа продуцирует и другие гормоны, которые также принимают участие в нормализации уровня сахара в крови. И к ним относятся кортизол, адреналин и соматотропин. Однако в отличие от этих гормонов, глюкагон также обеспечивает регуляцию холестерина в крови и способствует восстановлению поврежденных клеток печени. При этом глюкагон способствует выведению из организма солей, которые имеют свойство откладываться в суставах и почках, образуя своего рода отложения, приводящие к появлению отеков.


Молекулярное строение глюкагона

Глюкагон, несмотря на свое противоположное действие инсулину, играет очень важную роль в организме. При его дефиците функциональность поджелудочной нарушается и риски развития в ней злокачественных опухолей возрастают в несколько раз.

Соматостатин

Этот гормон тоже является полипептидным. Его основная функция заключается в регуляции продуктивности других гормонов поджелудочной железы. Так как если не будет происходить их торможение, в организме будет наблюдаться избыток гормонов, который также негативным образом сказывается на состоянии здоровья.

Более того, соматостатин способствует замедлению выработки пищеварительных ферментов и желчи, что также является очень важным, так как если они будут синтезироваться постоянно, это приведет к возникновению серьезных патологий со стороны ЖКТ, среди которых находится панкреатит, гастрит, язвенная болезнь и т.д.

Соматостатин уже давно научились производить искусственным путем, что позволяет использовать его для лечения различных заболеваний, при которых наблюдается переизбыток гормонов роста в организме (акромегалия), приводящих к увеличению различных участков тела и к аномальному его строению.

Нарушение секреции гормонов поджелудочной железы

Человеческий организм имеет сложное строение. И все процессы, которые в нем происходят, до сих пор еще не изучены до самого конца. Однако роль поджелудочной железы и ее гормонов выявлена была уже давно. Без них нормальное протекание пищеварительных и обменных процессов становится просто невозможным.

Когда же у человека наблюдается снижение выработки гормонов поджелудочной железы, у него начинают развиваться различные заболевания, которые характеризуются:

  • болями в подреберье,
  • нарушением стула,
  • ощущением тяжести в желудке,
  • повышенным газообразованием,
  • ухудшением сна и повышенной нервозностью,
  • тошнотой и рвотой,
  • сухостью во рту и т.д.


Клетки поджелудочной очень уязвимы, и при их повреждении нарушается работа всего организма

Если же появляется хоть один симптом, указывающий на нарушенную работу поджелудочной железы, обязательно проводится:

  • биохимия крови,
  • общий анализ крови и мочи,
  • гастроэндоскопия,
  • ультразвуковое исследование органов пищеварительного тракта,
  • КТ и т.д.

Если же по результатам обследования была установлена пониженная секреция гормонов поджелудочной железы, назначаются гормональные препараты, которые обеспечивают восполнение их дефицита и нормализацию пищеварительных, а также обменных процессов. Но кроме них, применяется и дополнительное лечение, действие которого направлено на устранение самой причины возникновения таких нарушений в организме. Среди них могут находиться и противовоспалительные средства, и спазмолитики, и блокаторы различных рецепторов, и т.д.

Следует понимать, что поджелудочная железа – это главный орган пищеварительной системы. Его работа сложна и уязвима, поэтому его следует беречь с самого детства, внимательно следя за своим питанием и избегая различных соблазнов в виде алкоголя или табакокурения. Ведь все это может легко вывести из рабочего строя поджелудочную, что негативным образом скажется на функциональности всего организма.

Рубрика: Биология

Дата публикации: 25.12.2019 2019-12-25

Статья просмотрена: 2723 раза

Библиографическое описание:

Калякин, С. Н. Что такое инсулин и какова его роль в организме человека / С. Н. Калякин, О. В. Беляшова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 1 (31). — С. 51-54. — URL: https://moluch.ru/young/archive/31/1826/ (дата обращения: 24.08.2020).

В современном мире большое количество людей подвержены сахарному диабету. Плохая экологическая обстановка, неправильный тип питания, вредные привычки — все это может привести к такому заболеванию. Многие люди, даже не подозревают, что имеет этот диагноз. С каждым годом процент заболевших растет на несколько процентов. По данным ВОЗ, количество больных сахарным диабетом в мире удваивается каждые 15 лет. На сегодняшний день в мире процент заболевших составляет 7,1 % — это около 371 миллион человек. В РФ количество людей, страдающих данным заболеваниям, составляет около 6 % из них более 280 тысяч имеют заболевание I типа. Эти люди зависят от ежедневного введения инсулина, среди них 16 тысяч детей и 8,5 тысяч подростков.

Так что же такое сахарный диабет? Это заболевание, приводящее к нарушению обмена веществ, характеризующееся повышением содержания сахара в крови, когда возникает хроническая нехватка инсулина. Инсулин — это гормон, синтезирующийся в поджелудочной железе, а именно в клетках, которые называются островки Лангерганса (ОЛ).

Рис. 1. Клетки поджелудочной железы

Клетки поджелудочной железы не однородны и представлены двумя видами клеточных образований: ацинус, вырабатывающий ферменты и участвующий в пищеварительной функции, и островки Лангерганса, основная функция которого — синтезировать гормоны. В самой железе островков немного: они составляют 1–2 % от всей массы органа. Клетки ОЛ разнятся между собой по строению, функциям и имеется пять их видов. Они секретируют активные вещества, регулирующие углеводный обмен, пищеварение, могут участвовать в ответе на стрессовые реакции. К ним относятся: α-клетки (занимающие 25 % площади ОЛ) вырабатывают глюкагон — гормон повышающий уровень глюкозы в крови, участвует в снижении уровня кальция и фосфора в крови. β -клетки (60 %) составляют внутренний (центральный) слой дольки и являются основными, отвечают за выработку инсулина и амилина — компаньона инсулина в регуляции глюкозы крови. δ-клетки (10 %) образуют внешний слой в островке, продуцируют соматостатин — гормон, значительная часть которого синтезируется в гипоталамусе. РР -клетки (5 %), располагаются по периферии, вырабатывают вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), панкреатический полипептид (ПП), который способствует ослаблению свойств холестерина, обладает спазмолитическими свойствами в отношении гладкой мускулатуры желчного пузыря. Эпсилон-клетки — самые редкие из входящих в состав ОЛ (менее 1 %), синтезирующие грелин, одна из многочисленных функций относится возможность влиять на аппетит.

Читайте также:  Противовоспалительные капли для глаз с антибиотиком

В β -клетках инсулин вырабатывается 24 часа в сутки, в больших количествах, чем другие гормоны. Жизненно важная функция инсулина заключается в том, что для нормального функционирования человеческому организму постоянно нужна глюкоза, которая обеспечивает клетки энергией. На нужном уровне глюкозу держит гормон инсулин, который как «ключик открывает» закодированную форму глюкозы и делает ее доступной для восприятия мозгом и организмом в целом. Попадая в клетку, глюкоза участвует в цепочке биохимических реакций, результатом которых является высвобождение определенного количества энергии. Эта энергия идет на поддержание всех жизненных процессов в клетке. Так как же происходит синтез инсулина и как он действует на организм?

Рис. 2 Синтез инсулина

Инсулин — это простой белок, из состоящий из полипептидных цепей: А-цепь (21 аминокислота) и В-цепь (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Его молекулярная масса равна 5,7 кДа. Инсулин синтезируется в поджелудочной железе в виде проинсулина, который путем органического протеолиза превращается в инсулин. При этом от проинсулина отщепляется С-пептид и 33 аминокислотных остатков. После чего он следует в аппарат Гольджи, где упаковывается в определенные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для «созревания» гормона. В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn2+.

В основном синтез и секреция инсулина начинаются во время приема пищи, тогда полностью готовая гранула сливается с клеточной мембраной и ее содержимое полностью выдавливается из клетки в кровь, нормализуя уровень глюкозы. Однако секреция инсулина происходит постоянно и около 50 % инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи — это называется базальный уровень инсулина. 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.

После проникновения глюкозы в β-клетки (через белок-переносчик ГлюТ-1, 2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе), далее она аэробно окисляется, накапливается аденозинтрифосфате (АТФ), тем самым стимулируя закрытие ионных K+-каналов, что приводит к деполяризации мембраны и открытию потенциал-зависимых Ca2+-каналов и притоку ионов Ca2+ в клетку. Поступающие ионы Ca2+ активируют фосфолипазу C и запускают Ca-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием диацилглицерола (ДАГ) и инозитол-трифосфата (ИФ3), что ускоряет накопление ионов Ca2+ в цитозоле. 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. Затем происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток. Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных.

Рис. 3. Схема внутриклеточной регуляции синтеза инсулина

Противоположным к инсулину по значению является гормон глюкагон. Это гормон, представляющий собой полипептидную цепь, и способный повышать уровень глюкозы в крови. Он синтезируется в поджелудочной железе, на ОЛ в α-клетках, но хранится он печени и запас его составляет около 200 г. Глюкагон при дефиците глюкозы или при недостатке энергии расщепляется до глюкозы, которая потом попадает в кровь. Тем самым глюкагон способен поддерживать концентрацию глюкозы в крови, снабжать мышцы дополнительной энергией, а также стимулирует попадание кислорода.

Неотъемлемую часть в синтезе инсулина играет вещество C-пептид, синтезирующееся в β-клетках поджелудочной железы. Наличие его в крови человека, показывает есть ли у человека сахарный диабет или нет. С-пептид остается биологически неактивным и сам по себе не выполняет никаких регуляций, но его наличие отражает концентрацию инсулина в крови. В норме для человека соотношение инсулин-С-пептид –5:1. Это происходит, потому что полураспад инсулина гораздо больше, чем у C-пептида, поэтому скорость выделение инсулина гораздо выше.

На снижение уровня глюкозы в крови влияет физическая активность, на его повышение — углеводное питание и стресс. Организм здорового человека способен контролировать уровень глюкозы в крови, но у людей, которые болеют сахарным диабетом, организм не способен это делать, поэтому у таких людей может состояния гипо- и гипергликемии. Гипогликемия — это критическое понижения сахара в крови. А гипергликемия, наоборот, это состояние, при котором в крови концентрация глюкозы выше нормы. Не только у людей, страдающих сахарным людей, может происходить данные состояния, а также и у здоровых, но у них это менее выражено. Норма уровня глюкозы в плазме крови составляет 4,0–6,1 ммоль/л, в цельной крови 3,3–5,5 ммоль/л. Гипогликемию отмечают при уровне глюкозы менее 2,8 ммоль/л, гипергликемию — когда уровень глюкозы составляет 6,5 ммоль/л натощак и 8,9 ммоль/л в любое время. Первыми признаками гипогликемии является головные боли, сонливость, бледность, тошнота, чувство голода. А при гипергликемии частое мочеиспускание, жажда, помутнение зрения, тошнота.

Помимо главной функции инсулина — расщепление глюкозы и доставка к жизненно важным органам, инсулин имеет такие положительные свойства на организм — это перенос аминокислот в мышечные клетки, тем самым стимулируется синтез белка, что способствует наращиванию мышечной ткани. Кроме того, гормон активизирует синтез гликогена, увеличивает активность энзимов, что помогает обеспечивать запас глюкозы в мышечных клетках, тем самым улучшая их производительность и восстановление.

Но есть и отрицательные свойства инсулина на организм, так например, он блокирует энзим, называемый горомонорецепторной липазой, который отвечает за расщепление жировой ткани. При этом организм не может расщепить накопленный жир (триглицериды) и превратить его в форму, которую можно сжечь (свободные жирные кислоты). При длительном повышенном состоянии инсулина организм начинает накапливать его в клетках, увеличивая синтез жировых кислот, что приводит к ожирению. Инсулин стимулирует выработку в печени холестерина, излишки которого разрушают артерии и развивается атеросклероз.

Исходя из вышесказанного, гормон инсулин является жизненно важным. Его полное отсутствие ведет к остановке работы всего организма. Он является важным звеном в доставке питания всем клеткам и особенно мозгу. Однако повышенное содержание в крови инсулина, например, при высокоуглеводном питании приводит к увеличению жировых отложений. В настоящее время, в случае отсутствия в организме функции воспроизведения инсулина поджелудочной железой, возможна заместительная инсулинотерапия синтетическим аналогом или человеческим инсулином, получен методом биотехнологии. Это является способом декомпенсации сахарного диабета. Ученые ведут новейшие разработки, которые позволят не только поддерживать, но и вылечить данное заболевание. А для того, чтобы исключить риск развития сахарного диабета, нужно периодически проверять уровень глюкозы крови и питаться правильно, уменьшив употребление высокоуглеводных продуктов питания.

Ссылка на основную публикацию
Сезонное обострение психических заболеваний
Осенью у людей с психическими заболеваниями начинается период обострений. О том, как защититься от неадекватных людей, а также как контролировать...
Сводит нижнюю челюсть и шею
Тризм – почему сводит челюсть и как избавиться от симптома Тризм челюсти – что это По каким причинам может развиться...
Сводит правую руку от плеча до локтя
Боли могут быть мышечными, неврологическими или связанными с костями, суставами и околосуставными тканями. Истинная причина боли может скрываться в совсем...
Сейчас померяю
Будущее время (изъявительное наклонение) я что сделаю? пом е́ рю ты что сделаешь? пом е́ ришь ононаоно что сделает? пом...
Adblock detector