Какую функцию в организме выполняет белок инсулин

Содержание
  1. Гормон инсулин и его роль в организме человека
  2. Роль гормона в организме
  3. Как работает гормон
  4. Влияние на здоровье человека
  5. Функции инсулина, где вырабатывается гормон, его норма и следствие повышенного содержания
  6. Инсулиновый препарат это что?
  7. Где вырабатывается гормон?
  8. Работа гормона в организме
  9. Как происходит образование гормона
  10. Нормальный уровень глюкозы, его превышение и снижение
  11. Уровень гормона в организме
  12. Повышенное содержание гормона
  13. Виды гормона
  14. Инсулин и его значение для организма
  15. Поджелудочная железа
  16. Здоровая клетка
  17. Голодание
  18. Сахарный диабет 1 типа и абсолютная недостаточность инсулина. Механизм заболевания – предпосылки разъяснения
  19. За что отвечает инсулин в организме?
  20. Что представляет собой инсулин?
  21. Где вырабатывается?
  22. Какие функции выполняет инсулин?
  23. Чем опасен недостаток синтеза инсулина?
  24. Инсулин: описание, функции в организме, применение в спорте и при диабете
  25. Орган, вырабатывающий гормон
  26. Открытие эндокринной функции поджелудочной железы
  27. Первые попытки выделения инсулина
  28. Работа Бантинга и Беста
  29. Исследование структуры инсулина
  30. Сущность и значимость инсулина
  31. Состав инсулина, строение молекулы

Гормон инсулин и его роль в организме человека

Какую функцию в организме выполняет белок инсулин

Эндокринная (гормональная) система человека представлена множеством гормонов, каждый из которых выполняет жизненно важные функции в организме. Наиболее изученным считается инсулин. Он представляет собой гормон, имеющий пептидную (питательную) основу, то есть состоит из нескольких молекул аминокислот.

Служит гормон преимущественно для снижения уровня сахара в крови путем его транспортировки во все ткани тела человека. По версии базы данных PubMed, пользователи сети спросили, что такое инсулин и его роль в организме, примерно 300 тыс. раз. Такой показатель является абсолютным рекордом среди гормонов.

Синтезируется инсулин в эндокринных бета-клетках хвоста поджелудочной железы. Называется эта область островком Лангерганса в честь ученого его открывшего. Несмотря на важность гормона, продуцирует его лишь 1-2% органа.

Синтезируется инсулин по следующему алгоритму:

  • Первоначально в поджелудочной железе продуцируется препроинсулин. Он является основной инсулина.
  • В это же время синтезируется сигнальный пептид, служащий в роли проводника препроинсмулина. Он должен будет доставить основу инсулина в эндокринные клетки, где она трансформируется в проинсулин.
  • Готовый проинсулин надолго остается в эндокринных клетках (в аппарате Гольджи), чтобы полностью пройти процесс созревания. После завершения этого этапа, происходит его разделение на инсулин и С-пептид. Последний из них отражает эндокринную активность поджелудочной железы.
  • Синтезированный инсулин начинает взаимодействовать с ионами цинка. Вывод его из бета-клеток в кровь человека происходит лишь при повышении концентрации сахара.
  • Помешать инсулиновому синтезу может его антагонист – глюкагон. Его продукция происходит в альфа-клетках на островках Лангерганса.

С 1958 года инсулин измеряется в международных единицах действия (МЕД), где 1 единица равна 41 мкг. Потребность человека в инсулине отображается в углеводных единицах (УЕ). Норма гормона по возрасту выглядит следующим образом:

  • Новорожденные:
    • натощак от 3 единиц;
    • после еды до 20 единиц.
  • Взрослые:
    • натощак не меньше 3 единиц;
    • после приема пищи не больше 25 единиц.
  • Пожилые:
    • натощак от 6 единиц;
    • после еды до 35 единиц.

В состав молекулы инсулина входит 2 полипетидные цепи, в которых содержится 51 мономерное белковое звено, представленное в виде остатков аминокислот:

  • А-цепь – 21 звено;
  • В-цепь – 30 звеньев.

Цепи соединяются 2 дисульфидными связями, проходящими через остатки альфатической серосодержащий аминокислоты (цистеина). Третий мост локализован лишь А-цепи.

Роль гормона в организме

Инсулин играет одну из основных ролей в обмене веществ. Благодаря его воздействию клетки получают энергию, а в организме сохраняется баланс расщепления и насыщения различными веществами.

Из-за петитной природы гормона его запас нельзя пополнить из пищи. В ином случае инсулин, как и любой другой белок, переварился бы, не оказывая никакого влияния на организм.

Для чего нужен инсулин, можно понять, взглянув на перечень его функций:

  • улучшение попадания глюкозы сквозь мембраны клеток;
  • активация ферментов гликолиза (окисление глюкозы);
  • стимуляция выработки печенью и мышечными тканями гликогена;
  • усиление продукции жиров и белков;
  • ослабление воздействия веществ, расщепляющих гликоген и жир.

Перечисленные функции инсулина являются основными. Увидеть его вторичные цели можно ниже:

  • улучшение усвоения клетками аминокислот;
  • увеличения объема поступления кальция и магния в клетки;
  • стимулирование синтеза белков;
  • влияние на процесс образования сложных эфиров.

Благодаря транспортировке глюкозы в клетки тела инсулин дает организму необходимую энергию. Он является единственным гормоном, который снижает уровень сахара в крови. Столь масштабное воздействие позволяет оказывать следующие эффекты:

  • Рост мышц. Роль инсулина в организме человека не ограничивается лишь основными функциями. Все мышечные ткани под его влиянием начинают увеличиваться в объеме. Связано это с влиянием гормона на не мембранные органоиды живой клетки (рибосомы). Суть их воздействия заключается в синтезе важного для роста мышц белка. Именно поэтому культуристы часто употребляют протеиновые коктейли, являющиеся его искусственным аналогом.
  • Выработка гликогена. Разобраться, зачем нужен инсулин в организме можно, взглянув на систему ферментов, оказавшуюся под воздействием гормона. Ее активность значительно повышается. Особенно если смотреть на синтез гликогена. Несмотря на то что инсулин является его антагонистом, их выработка взаимосвязана и чем лучше синтезируется одно вещество, тем больше будет другого.

Как работает гормон

Изучая особенности инсулина, нужно уделить внимание его механизму воздействия. Основу его представляет оказание влияния на клетки-мишени, которые нуждаются в глюкозе. Наиболее востребована в ней жировая и мышечная ткань.

Не менее важен сахар для печени. Клетки-мишени расходуют глюкозу по мере необходимости и запасают ее излишки. Запас представлен в виде гликогена.

При наступлении энергетического голода глюкоза освобождается из него и направляется в кровь, где повторяется ее цикл.

Баланс инсулина и глюкозы в крови обеспечивается его антагонистом – глюкагоном. Если возникают сбои в выработки одного из гормонов, то у человека поднимается (гипергликемия) или падает (гипогликемия) уровень сахара. Любое из этих осложнений может спровоцировать ужасные последствия, в том числе кому и летальный исход.

Влияние на здоровье человека

Снижение концентрации сахара, вызванное чрезмерно высоким количеством инсулина, называется гипогликемия. Человек испытывает сильную слабость, вплоть до потери сознания.

В тяжелых случаях возможен летальный исход и гипогликемическая кома. В противовес этому состоянию есть гипергликемия, вызванная низкой концентрацией гормона или его плохой усвояемостью.

Она проявляется в виде сахарного диабета. Болезнь бывает 2 видов:

  • Первый тип называется инсулинозависимым из-за потребности человека в инъекциях инсулина. Возникает болезнь из-за нарушения функций поджелудочной железы. В лечение входят инъекции гормона и коррекция образа жизни.
  • Второй вид называется инсулиннезависимым, так как гормон вырабатывается поджелудочной железой, но в недостаточном количестве или клетки мишени хуже его воспринимают. Свойственно заболевание людям старше 40 лет, особенно тем, которые страдают от ожирения. Суть лечения состоит в приеме медикаментов, улучшающих восприятие гормона и коррекции образа жизни.

Источник: https://AboutDiabetes.ru/rol-insulina-v-organizme.html

Функции инсулина, где вырабатывается гормон, его норма и следствие повышенного содержания

Какую функцию в организме выполняет белок инсулин

Каждый знает, что инсулиновый препарат вводят больным сахарным диабетом. А что это за вещество? Для чего нужен инсулин и как он влияет на организм? Откуда он берется в нашем теле? Все об инсулине попытаемся рассказать в данной статье.

Инсулиновый препарат это что?

Что такое вещество инсулин? Инсулин это важный гормон. В медицине гормонами называются вещества, их молекулы, которые выполняют в организме функции связи между органами, способствуют обмену веществ. Как правило, вырабатываются эти молекулы различными железами.

Инсулин у человека, зачем он нужен? Роль инсулина в организме человека весьма существенна. В нашем организме все продумано до мелочей. Многие органы выполняют сразу несколько функций. Каждое вещество выполняет важные задачи. Без любого из них нарушается самочувствие и здоровье человека.

Гормон инсулин поддерживает нормальное содержание глюкозы. Глюкоза необходима человеку. Она является основным источником энергии, обеспечивает возможность человека совершать физическую и умственную работу, дает возможность органам тела выполнять свои задачи.

Исчерпывается ли функция инсулина в нашем организме только этим? Давайте разбираться.

[attention type=yellow]

Основанием гормона является белок. Химическая формула гормона определяет, на какие органы он будет влиять. По кровеносной системе гормоны проникают в нужный орган.

[/attention]

Строение инсулина основано на том, что это пептидный гормон, состоящий из аминокислот. Молекула включает в себя 2 полипептидные цепи — A и B. У цепи A аминокислотный остаток 21, у цепи B — 30. Знание структуры гормона позволило ученым создать искусственный препарат для борьбы с диабетом.

Где вырабатывается гормон?

Какой орган вырабатывает инсулин? Выработка человеческого гормона инсулина осуществляется поджелудочной железой.

Та часть железы, которая ответственна за гормоны, называется островками Лангерганса-Соболева. Эту железу включают в пищеварительную систему.

В поджелудочной железе вырабатывается пищеварительный сок, который участвует в переработке жиров, белков и углеводов. Работа железы состоит в:

  • выработке ферментов, с помощью которых усваивается пища;
  • нейтрализации кислот, содержащихся в перевариваемой пище;
  • снабжении организма необходимыми веществами (внутренняя секреция);
  • переработке углеводов.

Поджелудочная железа самая крупная из всех желез человека. По функциям она делится на 2 части — большая часть и островки. Большая часть участвует в пищеварительном процессе, островками вырабатываются описываемый гормон.

Так же островками кроме искомого вещества вырабатывается глюкагон, который тоже регулирует поступление глюкозы в кровь. Но если инсулин ограничивает сахаросодержание, то гормоны глюкагон, адреналин и соматотропин увеличивают его. Искомое вещество в медицине называют гипогликемическим.

Это иммунореактивный инсулин (ИРИ). Теперь понятно, где вырабатывается инсулин.

Работа гормона в организме

Поджелудочная железа направляет инсулин в кровь. Инсулин человеческий снабжает клетки организма калием, рядом аминокислот и глюкозой. Он регулирует углеводный обмен, снабжает все наши клетки необходимым питанием. Влияя на углеводный обмен, он регулирует и метаболизм белков и жиров, поскольку при нарушении метаболизма углеводов страдают и другие обменные процессы.

Как действует инсулин? Действия инсулина на наш организм заключаются в том, что он влияет на большинство вырабатываемых организмом ферментов.

Но все же, основная его функция — поддержка уровня глюкозы в пределах нормы. Глюкоза является источником энергии человека и отдельных его органов.

Иммунореактивный инсулин помогает ей усвоиться и преобразоваться в энергию. Функции инсулина можно определить следующим перечнем:

  1. Он содействует проникновению глюкозы в клетки мышц и жировых тканей и аккумулированию глюкозы на клеточном уровне.
  2. Он увеличивает пропускаемость мембран клеток, что способствует проникновению в клетки нужных веществ. Молекулы, которые наносят вред клетке, выводятся через мембрану.
  3. Благодаря этому гормону в клетках печени и в мышцах появляется гликоген.
  4. Гормон поджелудочной железы способствует процессу, в котором образуется белок и накапливает их в организме.
  5. Он способствует жировым тканям в получении глюкозы и преобразовании ее в запасы жира.
  6. Помогает ферментам усилить разрушение молекул глюкозы.
  7. Мешает другим ферментам, которые стремятся разложить жиры и полезный организму гликоген.
  8. Способствует синтезу рибонуклеиновой кислоты.
  9. Помогает образованию гормона роста.
  10. Препятствует образованию кетоновых тел.
  11. Подавляет расщепление липидов.

Действие инсулина распространяется на каждый обменный процесс организма. Основные эффекты инсулина заключаются в том, что он один противостоит гипергликемическим гормонам, которых у человека намного больше.

Как происходит образование гормона

Механизм действия инсулина следующий. Инсулин вырабатывается при повышении концентрации в крови углеводов. Любая съеденная нами пища, попав в пищеварительную систему, запускает выработку гормона. Это может быть белковая или жировая пища, а не только углеводная. Если человек плотно покушал, содержание вещества повышается. После голодания его уровень падает.

Еще инсулин в организме человека вырабатывается благодаря другим гормонам, а также некоторым веществам. К ним относятся калий и необходимый для здоровья костей кальций. Ряд жирных аминокислот тоже стимулируют выработку гормона. Обратное действие оказывает соматотропин, который способствует росту человека, и в какой-то степени соматостатин.

Достаточно ли у человека инсулина, это можно определить, сделав анализ венозной крови на количество глюкозы. В моче глюкозы быть не должно, иные результаты говорят о заболевании.

Нормальный уровень глюкозы, его превышение и снижение

Кровь «на сахар», как повелось говорить, сдают утром натощак. Нормой количества глюкозы считается от 4,1 до 5,9 ммоль/л. У малышей она ниже — от 3,3 до 5,6 ммоль/л. У пожилых людей сахара больше — от 4,6 до 6,7 ммоль/л.

Чувствительность к инсулину у всех разная. Но, как правило, превышение уровня сахара свидетельствует о недостатке вещества или о других патологиях эндокринной системы, печени, почек, о том, что не в порядке поджелудочная железа. Его содержание увеличено при инфаркте и инсульте.

О патологиях перечисленных органов может говорить и снижение показателя. Мало глюкозы бывает у пациентов, злоупотребляющих алкоголем, у подвергающихся слишком большим физическим нагрузкам, у увлекающихся диетами, у голодающих людей. Снижение содержания глюкозы может говорить о нарушении обмена веществ.

Недостаток гормона можно определить до обследования по характерному запаху ацетона изо рта, который возникает из-за кетоновых тел, не подвергающихся подавлению с помощью этого вещества.

Уровень гормона в организме

Инсулин в крови по количеству не отличается у детей и взрослых. Но на нее оказывает влияние прием разнообразной пищи. Если пациент ест много углеводных продуктов, содержание гормона увеличивается.

Поэтому анализ на инсулин в крови лаборант делает после не менее 8-часового воздержания от приема пищи пациентом. Перед анализом нельзя колоть себе гормон, иначе исследование будет не объективно.

Тем более, что чувствительность к инсулину может подвести пациента.

Повышенное содержание гормона

Действие инсулина на человека зависит от его количества в крови. Превышение гормоном нормы может говорить о:

  1. Наличии инсулиномы — новообразования на островках поджелудочной железы. Значение наличия глюкозы в этом случае понижено.
  2. Заболевании инсулиннезависимым сахарным диабетом. В этом случае постепенно начинается уменьшение уровня гормона. А количество сахара — расти.
  3. Ожирении пациента. Тут трудно отличить причину от следствия. Вначале повышенный гормон способствует откладыванию жиров. Он повышает аппетит. Затем ожирение способствует повышению содержания вещества.
  4. Заболевание акромегалией. Оно заключается в нарушении функций передней доли гипофиза. Если человек здоров, то понижение содержания гормона вызывает рост содержания соматотропина. При акромегалии такого не происходит. Хотя надо делать скидку на разную чувствительность к инсулину.
  5. Появление синдрома Иценко-Кушинга. Это состояние, при котором отмечается повышение содержания в организме глюкокортикоидных гормонов надпочечников. При нем увеличивается пигментация кожи, усиливаются белковый и углеводный обмены, снижается жировой обмен. При этом из организма выводится калий. Повышается артериальное давление и происходит множество других неприятностей.
  6. Проявлении дистрофии мышц.
  7. Беременности, протекающей с повышением аппетита.
  8. Непереносимость фруктозы и галактозы.
  9. Болезни печени.

Снижение гормона в крови говорит о сахарном диабете 1 или 2 типа:

  • 1-ый тип диабета — выработка инсулина в организме понижена, уровень глюкозы повышен, наблюдается присутствие сахара в моче.
  • 2-ой тип — гормон повышен, глюкоза в крови тоже выше нормы. Это происходит, когда организм теряет чувствительность к инсулину, как бы не замечает его присутствия.

Сахарный диабет — грозное заболевание, когда у человека нет энергии для функционирования всех органов в штатном режиме. Болезнь распознать просто. Врач обычно назначает комплексное лечение — лечит поджелудочную железу, которая не справляется со своими функциями, и одновременно искусственно повышает уровень гормона в крови с помощью инъекций.

При диабете 2-го типа падает чувствительность к инсулину, а повышенный показатель может привести к образованию холестериновых бляшек в сосудах ног, сердца и мозга. При нем повреждаются нервные волокна. Человеку грозит слепота, инсульт, инфаркт, почечная недостаточность, необходимость ампутировать ногу или руку.

Виды гормона

Влияние инсулина на организм используется при врачевании. Лечение при сахарном диабете назначает врач после исследования. Какой тип диабета поразил больного, какие у него есть личные особенности, аллергия и непереносимость лекарственных препаратов. Зачем нужен инсулин при диабете, понятно — снизить уровень глюкозы.

Типы инсулинового гормона, которые назначают при диабете:

  1. Быстродействующий инсулин. Его действие начинается через 5 минут после инъекции, но быстро заканчивается.
  2. Короткий. Что это такое за гормон? Он начинает действовать позже — через полчаса. Но помогает в течение более длительного времени.
  3. Средней длительности. Определяется по воздействию на больного сроком около полусуток. Часто его вводят вместе с быстрым, чтобы больной сразу почувствовал облегчение.
  4. Длинного действия. Этот гормон действует в течение суток. Его вводят с утра на голодный желудок. Тоже часто применяют вместе с гормоном быстрого действия.
  5. Смешанный. Он получается путем перемешивания гормона быстрого действия и среднего действия. Предназначен для людей, которые затрудняются сами смешать 2 гормона разного действия в нужной дозировке.

Как работает инсулин, мы рассмотрели. Каждый человек по-разному реагирует на его инъекцию. Это зависит от системы питания, занятий физкультурой, от возраста, пола, сопутствующих заболеваний. Поэтому больной сахарным диабетом должен находиться под непрерывным наблюдением врача.

Источник: https://GormonyTela.ru/endokrinologiya/insulin.html

Инсулин и его значение для организма

Какую функцию в организме выполняет белок инсулин

Гормоны регулируют многие важные функции нашего организма, они действуют через кровь и работают как ключи «открывающие двери». Инсулин – это гормон, синтезируемый поджелудочной железой, а именно специальным типом клеток – бета-клетками.

β-клетки находятся в определенных частях поджелудочной железы, известных как островки Лангерганса, которые помимо β-клеток содержат также α-клетки, продуцирующие гормон глюкагон, δ(D)-клетки, синтезирующие соматостатин и F-клетки, вырабатывающие  панкреатический полипептид (функция которого до сих пор недостаточно изучена).

У поджелудочной железы также есть другая важная функция, она вырабатывает ферменты, участвующие в пищеварении. Эта функция поджелудочной железы не нарушается у людей с сахарным диабетом.

Причина, по которой инсулин так важен для организма – это то, что он действует как ключ, «открывающий двери» для глюкозы внутрь клетки.

Как только человек видит еду или чувствует ее запах, его β-клетки получают сигналы к увеличению продукции инсулина.

А после того, как еда попала в желудок и кишечник, другие специальные гормоны посылают еще больше сигналов бета-клеткам, чтобы они увеличили продукцию инсулина.

[attention type=red]

Бета-клетки содержат встроенный «глюкометр», который регистрирует, когда уровень глюкозы крови повышается, и отвечают, посылая правильное количество инсулина в кровь.

[/attention]

Когда люди без сахарного диабета едят пищу, концентрация инсулина в крови резко возрастает, это необходимо для переноса глюкозы, полученной из еды, внутрь клеток.

У таких людей глюкоза крови обычно не поднимается более чем на 1-2 ммоль/л после еды.

Инсулин переносится кровью к различным клеткам организма и связывается на их поверхности со специальными рецепторами к инсулину, в результате чего клетки становятся проницаемыми для глюкозы. Но не всем клеткам организма необходим инсулин для транспортировки глюкозы.

Есть «инсулиннезависимые» клетки, они поглощают глюкозу без участия инсулина, прямо пропорционально концентрации глюкозы крови.

Они находятся в головном мозге, нервных волокнах, сетчатке глаза, почках и надпочечниках, также в сосудистой стенке и форменных элементах крови (эритроцитах).

Это может показаться нелогичным, что некоторым клеткам не нужен инсулин для переноса глюкозы.

[attention type=green]

Однако, в ситуациях, когда в организме низкий уровень глюкозы, продукция инсулина останавливается, тем самым сохраняя глюкозу для наиболее важных органов.

[/attention]

Если у вас есть сахарный диабет и ваш уровень глюкозы крови высокий, инсулиннезависимые клетки будут поглощать большое количество глюкозы, и в результате это приведет к повреждению клеток и, следовательно, функционированию органа в целом.

Организму требуется небольшое количество инсулина даже между приемами пищи и в течение ночи, чтобы приспособить глюкозу, поступающую из печени. Это и называется «базальной» секрецией инсулина.

У людей без сахарного диабета количество этого инсулина составляет 30-50% от количества общего суточного инсулина.

  Также есть «стимулированная» секреция инсулина, который вырабатывается на прием пищи.

Большое количество углеводов, поступающих к нам с едой, хранится в печени в виде гликогена (это углевод, способный быстро распадаться с образованием глюкозы).

Если человек ест больше, чем ему необходимо, то избыток углеводов трансформируется в жиры, которые хранятся в жировой ткани. Организм человека имеет почти неограниченные возможности для накопления жира.

Напротив, белки (аминокислоты) могут быть использованы различными тканями организма, но у них нет никакого определенного места хранения. Печень способна синтезировать глюкозу не только из гликогена, но также и из аминокислот, например, если вы не ели в течение длительного времени. Но при этом происходит разрушение тканей, так как в организме нет определенного депо аминокислот (Рис.1).

Рис.1. Углеводы в организме (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3d edition, Class publishing, London, 2007).

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа – это непарный орган размером с ладонь, расположенный в брюшной полости, близко к желудку. Она выполняет две основные функции: производит ферменты, которые помогают переваривать пищу, и  производит инсулин, который помогает контролировать уровень глюкозы крови.

Пищеварительные ферменты из поджелудочной железы попадают в кишечник через проток поджелудочной железы. Он впадает в двенадцатиперстную кишку вместе с желчным протоком, который выводит желчь из печени и желчного пузыря. В поджелудочной железе находится около одного миллиона островков Лангерганса.

Инсулин производится бета-клетками островков и высвобождается непосредственно в мелкие кровеносные сосуды, проходящие через поджелудочную железу.

Здоровая клетка

Сахар из еды всасывается в кишечнике и поступает в кровь в форме глюкозы (декстрозы) и фруктозы. Глюкоза должна зайти в клетки для того чтобы она могла быть использована для продукции энергии или других метаболических процессов.

Гормон инсулин необходим для того, чтобы «открыть дверь», то есть сделать возможным транспорт глюкозы внутрь клетки через клеточную стенку. После того, как глюкоза попадает внутрь клетки, она превращается с помощью кислорода в углекислый газ, воду и энергию.

Углекислый газ затем поступает в легкие, где происходит обмен его на кислород (Рис.2).

[attention type=yellow]

Рис. 2. Поддержание уровня глюкозы крови в норме (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3d edition, Class publishing, London, 2007).

[/attention]

Энергия жизненно необходима клеткам для того, чтобы они функционировали должным образом. Кроме того, глюкоза в форме гликогена хранится в печени и мышцах для дальнейшего использования.

Головной мозг, однако, не способен хранить глюкозу в виде гликогена. Следовательно, он находится в постоянной зависимости от уровня глюкозы крови.

Голодание

Когда человек голодает, в крови снижается уровень глюкозы. В этом случае дверь, открытая с помощью инсулина, не окажет никакой пользы. У людей без сахарного диабета продукция инсулина останавливается почти полностью, когда уровень глюкозы крови снижается.

Альфа-клетки поджелудочной железы распознают низкий уровень глюкозы крови и секретируют в кровоток гормон глюкагон. Глюкагон действует как сигнал для клеток печени, чтобы они высвободили глюкозу из своего резерва гликогена.

Есть и другие гормоны, которые также могут синтезироваться, когда человек голодает (такие как адреналин, кортизол и гормон роста).

Но если голодание продолжается, то организм будет использовать следующую резервную систему, чтобы поддержать концентрацию глюкозы крови на должном уровне.  Жиры распадаются на жирные кислоты и глицерол.

Жирные кислоты трансформируются в кетоны в печени, а из глицерола образуется глюкоза.

Эти реакции будут происходить, если вы длительно голодаете (например, во время поста) или вы настолько больны, что не можете есть (например, при гастроэнтерите) (Рис.3).

Все клетки нашего организма (за исключением головного мозга) могут использовать жирные кислоты в качестве источника энергии. Однако, только мышцы, сердце, почки и головной мозг могут использовать кетоны как источник энергии.

Во время длительного голодания кетоны могут обеспечивать до 2/3 потребности мозга в энергии. У детей кетоны образуются быстрее и достигают большей концентрации, чем у взрослых. 

Несмотря на то, что клетки извлекают определенную энергию из кетонов, ее все равно меньше, чем когда они используют глюкозу.

[attention type=red]

Если организм находится без еды слишком долго, то белки из мышечной ткани начинают распадаться, и превращаться в глюкозу.

[/attention]

Рис. 3. Поддержание уровня глюкозы во время голодания (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3d edition, Class publishing, London, 2007).

Сахарный диабет 1 типа и абсолютная недостаточность инсулина. Механизм заболевания – предпосылки разъяснения

Сахарный диабет 1 типа – это заболевание, при котором отсутствует свой инсулин. В результате этого глюкоза не может зайти в клетки. Клетки в этой ситуации действуют так, как будто они находятся в фазе голодания, описанной выше.

  Ваш организм будет пытаться поднять уровень глюкозы крови до еще более высоких значений, так как он считает, что причиной отсутствия глюкозы внутри клеток является низкий уровень глюкозы крови.

Такие гормоны как адреналин и глюкагон посылают сигналы для выброса глюкозы из печени (активируют распад гликогена).

В этой ситуации, однако, голодание происходит в период изобилия, то есть высокой концентрации глюкозы крови. Организму сложно справиться с большой концентрацией глюкозы, и она начинает выходить с мочой.

В это время внутри клеток  происходит синтез жирных кислот, которые затем трансформируются в кетоны в печени, и они также начинают выделяться с мочой.

Когда человеку назначается инсулин, его клетки начинают снова нормально функционировать и порочный круг прекращается (Рис. 4). 

Рис. 4. Дефицит инсулина и сахарный диабет 1 типа (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3d edition, Class publishing, London, 2007).

Материал по теме:

Источник: https://rule15s.com/knowledge/insulin-i-yego-znacheniye-dlya-organizma

За что отвечает инсулин в организме?

Какую функцию в организме выполняет белок инсулин

роль инсулина в организме — контролирование уровня глюкозы в крови и предотвращение гипергликемии. Кроме того, он необходим для жизненно важных обменных процессов, таких как синтез липидов и регуляции ферментативной деятельности. Недостаток инсулина в организме человека приводит к нарушению всех метаболических процессов и к тяжелой патологии — сахарному диабету.

Что представляет собой инсулин?

Инсулин — гормон, который отвечает за клеточное энергоснабжение.

Он является белковым гормоном с молекулярной массой около 6 тыс. Дальтон. В состав молекулы входят две полипептидные цепи, в которых содержатся аминокислотные остатки. Синтез и выделение гормона стимулирует повышение глюкозы в крови. Нормальная концентрация в организме согласно возрасту представлена в таблице:

Возрастная категорияНорма, мкЕд/мл
Здоровые взрослые людиОт 3 до 25
ДетиОт 3 до 10
ПодросткиОт 3 до 20
Беременные и старикиОт 6 до 27

У здоровых людей производство и высвобождение инсулина — это жестко регулируемый процесс, позволяющий организму сбалансировать свои метаболические потребности, в основе которого лежит стабильное обеспечение кровяных клеток глюкозой.

Глюкоза — источник энергии для организма. Но если количество глюкозы больше, чем необходимо, то для ее нормализации нужен инсулин, который сразу же начинает интенсивно выделяться.

Но как только уровень глюкозы нормализуется, его выработка приостанавливается.

Где вырабатывается?

Гормон вырабатывается поджелудочной железой.

Гормон вырабатывает поджелудочная железа — орган пищеварительной системы. Железа состоит из экзокринной ткани (95%), которая продуцирует необходимые для пищеварения ферменты.

Оставшиеся 5% занимают эндокринные клетки (А, В, D, РР.). Их главная функция — выделение гормонов, ответственных за углеводный, белковый и жировой обмен.

Скопления эндокринных клеток называются панкреатические островки или островки Лангерганса.

Конкретно за выработку инсулина отвечают В-клетки. При определенной стимуляции В-клетки начинают продуцировать гормон, после чего он диффундирует в мелкие кровеносные сосуды, пронизывающие поджелудочную железу.

Биосинтез гормона очень сложный процесс и проходит в 2 этапа. Вначале В-клетки производят неактивный прогормон проинсулин.

Затем проинсулин подвергается воздействию эндопептидаз (ферментов, расщепляющих пептидные связи), которые вытесняют С-пептид для образования инсулина.

Какие функции выполняет инсулин?

Гормон инсулин выполняет следующие функции:

  • Контролирует подачу глюкозы в печеночные и мышечные клетки.
  • Единственный гормон, который снижает уровень глюкозы и обеспечивает ее переработку в гликоген, хранящийся в печени.
  • Подавляет увеличение активности ферментов, которые расщепляют жир, чтобы использовать его, как альтернативный источник энергии.
  • Помогает клеткам организма усваивать аминокислоты.
  • Ускоряет переброс в клетки ионов фосфата, магния и калия.
  • Влияет на процесс синтеза и созревания белков.
  • Помогает редупликации (возобновлению) ДНК.

Инсулин отвечает за все формы обмена веществ в организме, но главная его функция относится именно к углеводному обмену.

Мышцы, отвечающие за движение, без этого гормона нормально не функционируют.

Некоторые клетки организма приспособлены воспринимать глюкозу без инсулина, но большинство клеток все время требуют его выброса в кровь. Наиболее зависимы от этого гормона мышечные и жировые виды тканей, отвечающие за главные функции в организме — гемодинамику (циркуляцию крови), дыхание, движение и т. д. Клеточная масса инсулинозависимых тканей равна 2/3 всей клеточной массы тела.

Чем опасен недостаток синтеза инсулина?

Поскольку гормон регулирует главные метаболические процессы, то недостаток синтеза инсулина дает толчок к возникновению патологического состояния, которое называется сахарный диабет.

Возникшие проблемы с секрецией гормона, вследствие деструкции В-клеток приводит организм к полной инсулиновой недостаточности и вызывает развитие сахарного диабета 1-го типа.

Если В-клетки вырабатывают этот гормон, но его количества недостаточно для снижения сахара (относительная недостаточность) из-за снижения чувствительности к гормональному веществу, то такая ситуация влияет на развитие сахарного диабета 2-го типа.

Источник: http://EtoDiabet.ru/insuliny/vazhno/funktsii-insulina.html

Инсулин: описание, функции в организме, применение в спорте и при диабете

Какую функцию в организме выполняет белок инсулин

© M.Rode-Foto — stock.adobe.com

Инсулин – один из самых изученных гормонов в медицине. Образуется он в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы, влияет на внутриклеточный обмен веществ практических всех тканей.

Главное свойство пептидного гормона – способность контролировать уровень глюкозы в крови, не давая превышать максимально предельной концентрации. Инсулин активно участвует в синтезе белков и жиров, активизирует ферменты гликолиза, а также способствует регенерации в печени и мышцах гликогена.

Орган, вырабатывающий гормон

В первую очередь нужно отметить роль поджелудочной железы в человеческом организме, так как именно она ответственна за выработку важного гормона инсулина. Данный орган имеет одну особенность, он выполняет две значимые функции.

Таблица №1. Функции поджелудочной железы:

ФункцияДействиеСоставляющая часть железы
ЭндокриннаяПроизводство и выброс гормонов в плазму крови2%
ЭкзокриннаяВыработка панкреатического сока в совокупности с ферментами, поступающими в тонкий кишечник98%

Как мы видим из содержания таблицы, эндокринная часть органа составляет всего 2%, но именно они имеют особое значение в деятельности пищеварительной системы и всего организма в целом. В эту часть входят панкреатические островки, именуемые «островками Лангерганса», представляют собой микроскопические клеточные скопления, богатые на капилляры.

Эти островки отвечают за синтез гормонов, регулируемых метаболические процессы и углеводный обмен, в том числе инсулин – гормон белковой структуры.

Важно. Недостаток инсулина приводит к такому распространенному и довольно серьезному заболеванию, как сахарный диабет (СД).

Сахарный диабет требует постоянного контроля уровня сахара в крови.

Открытие эндокринной функции поджелудочной железы

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Лангерганс исследуя с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее неизвестные группы клетки равномерно распределены по ее ткани.

Он не делал никаких предположений относительно их назначения. Только 1893 Эдуад Лагес выяснил, что они отвечают за эндокринную функцию поджелудочной железы и назвал их «островками Лангерганса» в честь первооткрывателя.

В 1889 году Оскар Минковский и Джозеф фон Меринг исследовали функции пидшлукновои железы.

[attention type=green]

Они провели панкреатомию здоровом собаке, через несколько дней после этого у животного начали наблюдаться симптомы диабета, в частности сильная жажда, усиленное выделение мочи с высоким содержанием сахара, чрезмерное потребление пищи и потеря веса. Через некоторое время исследователям удалось «вылечить» собаку путем трансплантации ткани поджелудочной железы под кожу.

[/attention]

В 1901 году был сделан следующий важный шаг, Юджин Опи (Eugene Opie) четко показал, что «сахарный диабет обусловлен разрушением островков поджелудочной железы, и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены».

Связь между сахарным диабетом и поджелудочной железой был известен и раньше, но до этого не было ясно, что диабет связан именно с островками Лангерганса.

Это, а также много других исследований патологий поджелудочной железы, привело таких ученых как Жан де Мейер (1909) и Эдвард Шарпи-Шафер (1916) к выводу о том, что островки Лангенгарса должны производить вещество с сахароснижающим эффектом. Мейер назвал ее инсулином от лат. Insula — остров.

Первые попытки выделения инсулина

В последующие два десятилетия было предпринято несколько попыток выделить островковый секрет как потенциальное лекарство.

В 1907 году Георг Зюльцер (Georg Ludwig Zülzer) достиг некоторого успеха в снижении уровня глюкозы в крови подопытных собак панкреатическим экстрактом и даже смог спасти одного пациента в диабетической коме.

Однако его препарат имел сильные побочные эффекты, вероятной, из-за плохого очистки, из-за чего от него пришлось отказаться.

Эрнест Скотт между 1 911 и 1912 годами в Чикагском университете использовал водный экстракт поджелудочной железы и о, но он не смог убедить своего руководителя в важности этих исследований, и вскоре эксперименты были прекращены.

Такой же эффект демонстрировал Израэль Кляйнер в Рокфеллеровском университете в 1919 году, но его работа была прервана началом Первой мировой войны, и он не смог ее завершить.

Похожую работу после опытов во Франции в 1921 году опубликовал профессор физиологии Румынской школы медицины Николас Паулеско, и многие, особенно в Румынии, считают именно его первооткрывателем инсулина.

Работа Бантинга и Беста

Большинство экстрактов поджелудочной железы, изготовленных различными исследователями в период до 1921 года, имели одну и ту же проблему: они содержали много примесей, в том числе продуктов экзокринной части железы, и вызвали абсцессы у пациентов. Впервые выделить и очистить до уровня пригодного к использованию для терапии людей удалось группе ученых Торонтского университета в 1921 году.

Фредерик Бантинг после завершения Первой мировой войны работал хирургом-ортопедом и читал лекции в Университете Западного Онтарио. Одной из тем этих лекций был метаболизм углеводов.

В ходе ознакомления с предметом, Бантинг прочитал труд доктора Мозеса Баррона, в которой тот описывал отмирания экзокринной части поджелудочной железы в случаях, когда ее протока была перекрыта камнями.

[attention type=yellow]

Это навело его на мысль о новом методе выделения эндокринного секрета поджелудочной железы, в своих заметках Бантинг записал:

[/attention]
Перевязать панкреатический проток собаки. Поддерживать жизнедеятельность животного пока ацинусы НЕ дегенерируют и останутся только островки. Попытаться выделить внутренний секрет и подействовать на гликозурии.

Со своей идеей Бантинг обратился к Джону Маклеода — профессора Университета Торонто, международно известного исследователя метаболизма углеводов.

Маклеод знал о трудностях, с которыми столкнулись предыдущие исследователи в попытках выделить лечебный панкреатический экстракт, однако он считал, что даже отрицательный результат работы Бантинга будет полезным, и поэтому согласился предоставить ему место в лаборатории, собак для опытов и одного помощника. На роль помощника претендовали два студента физиологи Чарльз Бест и Кларк Ноубл. Чтобы решить, кто именно из них будет помогать Бантингу, они бросили монетку. Хотя распространено мнение о том, что Бест выиграл, его знакомый Роберт ВОЛП настаивал на том, что он проиграл, поскольку ни один из студентов не хотел работать с меланхолинйим раздражительным Бантинг.

Летом 1921 Бантингу и Бест начали свои эксперименты и после небольшой задержки получили атрофированы поджелудочные железы. Экстракт получали следующим образом: резали ткань на куски, растирали ее в ступке и фильтровали раствор, после чего вводили диабетическим собакам.

Хотя им удалось добиться снижения уровня глюкозы в крови животных, Бантинг и Бест столкнулись с той же проблемой, что и их предшественники: в месте инъекции развивался стерильный абсцесс и общая интоксикация.

В течение конца лета и осени 1921 году они обнаружили, что экстракт из атрофированного поджелудочной железы собак не имел никакого преимущества над экстрактом из фетальных желез телят с бойни. И поэтому стали в дальнейшем использовать эту ткань, которая была значительно легче получить.

В конце 1921 года Маклеод предложил биохимику Джеймсу Коллипом присоединиться к группе Бантинга и Беста и поработать над новыми методами очистки экстракта.

Коллипом согласился, и впоследствии также показал, что панкреатический экстракт стимулирует отложение гликогена в печени, уменьшает кетоацидоз в диабетических животных, и снижает уровень глюкозы в крови у здоровых.

После этого для тестирования перепарату он использовал нормальных кроликов, а не панкреатомованих собак. В ноября 1921 года Бантинг и Маклеод посетили собрание Американского физиологического общества, где представили полученные результаты.

11 января 1922 Бантинг и Бест впервые испытали один из активных экстрактов телячьей поджелудочной железы, который они назвали «айлетином» от англ. Isle — остров, на пациенте — 14-летнем Леонарди Томпсоне.

[attention type=red]

Ему ввели по 7,5 мл перепарату в каждый ягодичную мышцу и получили ожидаемый результат: уровень глюкозы в крови снизился, однако развился абсцесс и общее отравление.

[/attention]

Через несколько недель после этой неудачи, Коллипом сообщил Бантингу, что ему в конце удалось получить нетоксичный экстракт, но не захотел рассказать детали процесса (вероятно, надеясь на будущий патент), что чуть не привело к драке между исследователями.

Новом экстракта Коллипом Маклеод дал название «инсулин» (вероятно, не подозревая, что такое же название использовал Мейер 1909). Его испытали 23 января на том же пациенте.

На этот раз лечение было успешным: уровень глюкозы в крови Томпсона упал от 520 до 120 мг / дл, и не наблюдалось никаких побочных эффектов. Но впоследствии выяснилось, что Коллипом забыл протокол приготовления инсулина.

В течение следующих нескольких недель с помощью Эли Лилли он пытался вновь обрести метод, ему, наконец, удалось сделать.

Среди первых пациентов, леченных Бантинг и Бест была Элизабет Хьюз дочь государственного секретаря Чарльза Хьюза.

Она описала изменение своего состояния здоровья после инъекции инсулина как «несказанно прекрасное». Известны диабетолога того времени Эллиот Джослин и Фредерик Аллен также были поражены силой нового препарата.

Описывая свои впечатления Джослин сравнил действие инсулина со сценой из Библии Иез. 37: 1-10:

Была на мне рука Господа, и Господь вывел меня духом и поставил меня среди поля, и оно было полно костей … они весьма сухи И сказал мне: сын человеческий! Оживут ли кости сии? Я сказал: Господи Боже! Ты знаешь И сказал мне: изреки пророчество на кости, и скажи им: кости сухие! Слушайте слово Господне …Пророчество, как повелено. И снялся шум, когда я предсказывал, и вот грохот, сближаться кости, кость с костью своею. И я видел, и вот на них жили, и плоть выросла, и была натянута на них кожа сверху, а духа не было в них. И сказал мне: изреки духу пророчество, сын человеческий, и скажи духу: так говорит Господь Бог: приди, дух, от четырех ветров, и дохни на этих убитых, и они оживут И я изрек пророчество, как Он повелел мне, и вошел в них дух, и они ожили, и стали на ноги свои, весьма, весьма великое …

За революционное открытие инсулина Маклеод и Бантинг в 1923 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Бантинг сперва был сильно возмущен, что его помощник Бест не был представлен к награде вместе с ним, и сначала даже демонстративно отказался от награды, но потом все же согласился принять премию, и свою часть торжественно разделил с Бестом.

[attention type=green]

Так же поступил и Маклеод, поделив свою премию по Коллипом. Патент на производство телячьего инсулина получили Бест и Коллипом, как немедицинские члены группы, поскольку участие медиков в коммерческих делах считалась неэтичным.

[/attention]

Они передали патент Торонтскому университета, а он предоставил лицензии многим медицинским фирмам по всему миру. В частности, в США право на производство инсулина получила фармацевтическая фирма Эли Лилли, в Европе крупнейшим производителем стала компания основана в Дании Август Крог.

Исследование структуры инсулина

Инсулин был первым белковой молекулой, для которой было полностью установлено аминокислотную последовательность, то есть первичную структуру.

Эту работу совершил 1953 британский молекулярный биолог Сенгер, за что был удостоен Нобелевской премии по химии 1958 года.

А спустя почти 40 лет Дороти Кроуфут Ходжкин с помощью метода рентгеновской дифракции определила пространственное строение (третичную структуру) молекулы инсулина. Ее работы также отмечены Нобелевской премией.

Начиная с 1980-х годов человеческий инсулин получат генноинженерного методами с помощью клеток кишечной палочки или пивных дрожжей.

Сущность и значимость инсулина

Инсулин – это гормон белковой природы, образующийся в β-клетках, располагающихся в панкреатических островках поджелудочной железы. Он выполняет многогранные функции, напрямую касающиеся метаболических процессов. Основная задача гормона – это регулирование уровня глюкозы в плазме крови.

Функция инсулина в организме человека заключается в таких действиях:

  • усиление проницаемости плазматических мембран для глюкозы;
  • активация ферментов гликолиза;
  • переброс в печень, мышечную и жировую ткань избытка глюкозы в измененном виде, как гликоген;
  • стимуляция синтеза белков и жиров;
  • подавление ферментов, воздействующих на распад гликогена и жиров.

Отметим, что функции гликогена и инсулина тесно переплетены между собой. При употреблении пищи поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин для нейтрализации переизбытка глюкозы (норма – 100 мг на 1 децилитр крови), который попадает в печень, а также жировую и мышечную ткань в виде гликогена.

Гликоген – это сложный углевод, состоящий из цепочки молекул глюкозы. При снижении уровня сахара в крови (например, при высоких физических нагрузках или сильных стрессах) запасы вещества расщепляются ферментами на составляющие, что способствует нормализации уровня глюкозы.

Если в организме отмечается нехватка инсулина, это соответственно, сказывается на запасах гликогена, который в норме составляет 300-400 грамм.

Норма сахара в плазме крови составляет 100 мг на 1 децилитр крови, превышение показателя считается патологией.

Состав инсулина, строение молекулы

Как мы видим на рисунке, молекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей. Каждая цепь состоит из аминокислотных остатков. В цепи А содержится 21 остаток, в цепи В — 30. И того, инсулин состоит из 51 аминокислотного остатка. Цепи соединены в одну молекулу дисульфидными мостиками, которые образуются между остатками цистеина.

Источник: https://gb4miass74.ru/bolezni/insulin-eto.html

Медик
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: