loader

Glavni

Liječenje

Formula inzulina

Direktor "Instituta za dijabetes": "Bacite metar i test trake. Nema više metformina, dijabetesa, siofora, glukofage i Yanuvia! Postupajte s njom. "

struktura

Inzulin je protein koji se sastoji od dva peptidna lanca (21 aminokiseline) i U (30 aminokiselina), međusobno povezanih disulfidnim mostovima. Ukupno, u zrelom humanom inzulinu ima 51 aminokiseline i molekularna težina je 5,7 kDa.

sinteza

Inzulin se sintetizira u p-stanicama pankreasa u obliku preproinzulina, na N-terminalnom kraju, što je signalni slijed aminokiselina 23, koji služi kao vodič za cijelu molekulu u lumen endoplazmatskog retikuluma. Ovdje se terminalni slijed odmah cijepa i proinzulin se prenosi u Golgi aparat. U ovoj fazi molekule prisutan je proinzulin lanac, B-lanac i C-peptid (Engl. povezivanja vezivo). U Golgi aparatu, proinzulin se pakira u sekretornim granulama zajedno s enzimima potrebnim za "zrenje" hormona. Kako se granule kreću u plazmatsku membranu, nastaju disulfidni mostovi, C-peptid (31 aminokiselina) je izrezan i formirana gotova molekula insulin. U gotovim granulama, inzulin je u kristalnom stanju u obliku heksamera formiran uz sudjelovanje dva Zn 2+ iona.

Dijagram sinteze inzulina

Regulacija sinteze i sekrecije

Izlučivanje inzulina stalno se javlja, a oko 50% inzulina oslobođenih ß-stanica nije povezano s unosom hrane ili drugim utjecajima. Tijekom dana, pankreas izlučuje oko 1/5 pohranjenog inzulina.

Glavni stimulator Izlučivanje inzulina je povećanje koncentracije glukoze u krvi iznad 5.5 mmol / l, maksimalna sekrecija doseže 17-28 mmol / l. Značajka ove stimulacije je dvostupanjsko pojačavanje lučenja inzulina:

  • prva faza traje 5-10 minuta i koncentracija hormona može se povećati 10 puta, nakon čega se njegova količina smanjuje,
  • drugu fazu počinje otprilike 15 minuta od početka hiperglikemije i nastavlja se kroz cijelo razdoblje, što dovodi do povećanja razine hormona 15-25 puta.

Što duža koncentracija glukoze ostaje u krvi, više β-stanica povezano je s izlučivanjem inzulina.

Stimulacija sinteze inzulina događa se od trenutka prodiranja glukoze u stanicu prije translacije mRNA inzulina. Regulira se povećanom transkripcijom inzulinskog gena, povećanom stabilnošću inzulinske mRNA i povećanim prijenosom mRNA inzulina.

Poticanje izlučivanja inzulina

1. Nakon ulaska glukoze u P-stanicama (preko gluten i glutena-1-2) je fosforiliran heksokinazom IV (Glukokinaza ima nizak afinitet za glukozu)

Nadalje, glukoza se aerobno oksidira, dok je brzina oksidacije glukoze linearno ovisna o njegovoj količini,

3. Kao rezultat, nastaje ATP, čija količina također izravno ovisi o koncentraciji glukoze u krvi,

4. Akumulacija ATP stimulira zatvaranje ionskih K + kanala, što dovodi do depolarizacije membrane,

5. Depolarizacija membrane dovodi do otkrića potencijalno ovisnih Ca 2+ kanala i priljeva Ca 2+ iona u stanicu,

6. Dolazni Ca2 + ioni aktiviraju fosfolipazu C i aktiviraju mehanizam kalcijevog fosfolipida signalizacije formiranjem DAG i inozitol trifosfata,

7. Izgled inozitol trifosfatu u citosolu otvara Ca2 + -channels u endoplazmatskom retikulumu, što ubrzava nakupljanje Ca2 + iona u citosolu,

8. Oštar porast koncentracije Ca 2+ iona u stanici dovodi do prijenosa sekretornih granula na plazmatsku membranu, njihove fuzije s njom i egzocitoze zrelih kristala inzulina prema van,

9. Nadalje, kristali se raspadaju, Zn 2+ iona se odvajaju i molekule aktivnog inzulina izlaze u krvotok.

Shema intracellularne regulacije sinteze inzulina uz sudjelovanje glukoze

Opisani pogonski mehanizam može se ispraviti u jednom ili drugom smjeru pod utjecajem brojnih drugih čimbenika, kao što su aminokiseline, masne kiseline, hormoni GIT i drugi hormoni, nervna regulacija.

Od aminokiselina, najvažnije je izlučivanje hormona lizin i arginin. Ali oni u sebi gotovo ne stimuliraju sekreciju, njihov učinak ovisi o prisutnosti hiperglikemije, tj. aminokiseline samo pojačavaju djelovanje glukoze.

Slobodne masne kiseline također su čimbenici koji stimuliraju izlučivanje inzulina, ali isto tako samo u prisutnosti glukoze. Kada su hipoglikemija imali suprotan učinak, suzbijaju ekspresiju inzulinskog gena.

Logično je pozitivna osjetljivost lučenja inzulina na djelovanje hormona gastrointestinalnog trakta - inkretini (enteroglukagon i inzulinotropni polipeptid koji ovisi o glukozi), kolecistokinin, sekrecije, gastrin, želučani inhibitorni polipeptid.

Klinički važan i do neke mjere opasni je povećano lučenje inzulina s produljenom ekspozicijom hormon rasta, ACTH i glukokortikoidi, estrogen, gestageni. To povećava rizik od oštećenja β-stanica, smanjenje sinteze inzulina i pojavu dijabetes melitusa koji ovisi o inzulinu. To se može primijetiti korištenjem tih hormona u terapiji ili u patologijama povezanim s njihovom hiperfunkcijom.

Živčana regulacija pankreatskih ß stanica uključuje adrenergični i kolinergički regulacija. Svaki stres (emocionalno i / ili vježbanja, hipoksije, hipotermija, trauma, opeklina) povećavaju aktivnost simpatički živčani sustav i inhibira izlučivanje insulina preko aktivacije a2-adrenergičkih receptora. S druge strane, stimulacija β2-adrenoreceptori dovode do povećane sekrecije.

Također se kontrolira otpuštanje inzulina n.vagus, zauzvrat, pod kontrolom hipotalamusa, osjetljiv na koncentraciju glukoze u krvi.

meta

U organe-ciljeve inzulina može se pripisati sva tkiva koja imaju receptore za njega. Inzulinski receptori se nalaze na gotovo svim stanicama, osim živčanih stanica, ali u različitim brojevima. Koncentracija najveća na membrani hepatocita (100-200 tisuća po stanici) i adipocita (50 tisuća po stanici), stanica je skeletnih mišića ima oko 10 tysyach receptor i RBCs - samo 40 receptora po stanici.

Živčane stanice nemaju receptore za inzulin, koji jednostavno ne prodiru u β barijeru.

Mehanizam djelovanja

Inzulinski receptor je glikoprotein, konstruirane iz dva dimera, od kojih se svaka sastoji od α- i β-podjedinica, (αβ)2. Obje podjedinice kodirane su jednim genom od 19 kromosoma i nastaju kao rezultat parcijalne proteolize jednog prekursora. Poluživot receptora je 7-12 sati.

Kada se inzulin veže na receptor, konformacija receptora se mijenja i međusobno se vežu, tvoreći mikroagregate.

Vezanje inzulina na receptor inicira enzimatsku kaskadu reakcija fosforilacije. Prije svega, autofosforilirani ostatke tirozina na unutarstaničnoj domeni samog receptora. To aktivira receptor i dovodi do fosforilacije serinskih ostataka na određenom proteinu pod nazivom supstrat inzulinskog receptora (SIR, ili češće IRS od engleskog. insulin receptor supstrat). Postoje četiri vrste IRS-a: IRS-1, IRS-2, IRS-3, IRS-4. Također, supstrati inzulinskog receptora uključuju proteine Grb-1 i SHC, koji se razlikuju od IRS aminokiselinske sekvence.

Daljnji događaji podijeljeni su na dva područja:

1. Reakcije povezane s aktivnošću enzima MAP kinaze - općenito kontroliraju aktivnost kromatina.

2. Procesi povezani s aktivacijom fosfoinozitol-3-kinaze - uglavnom kontroliraju metaboličke reakcije. To uključuje procese koji reguliraju aktivnost transportera glukoze i unos glukoze u stanice.

Ipak, takva podjela je uvjetovana, jer u stanici postoje enzimi osjetljivi na aktivaciju kaskadnih puteva.

Reakcije povezane s aktivnošću fosfatidilinozitol-3-kinaze

Nakon aktivacije, IRS-proteina i veliki broj pomoćnih proteina doprinosi osiguranju membranskog heterodimernu enzim fosfoinozitolglikan-3-kinaze koja sadrži regulacijsku p85 (ime je MW 85 kDa proteina) i katalitičku podjedinicu P110. Ova kinaza fosforilira fosfatidilinozitol fosfate membrane na 3. mjestu fosfatidilinozitol-3,4-difosfatu (PIP2) i fosfatidilinozitol-3,4,5-trifosfat (PIP3). Vjeruje se da je PIP3 može djelovati kao membransko sidro za druge elemente u djelovanju inzulina.

Učinak fosfatidilinozitol-3-kinaze na fosfatidilinozitol-4,5-difosfat

Nakon formiranja ovih fosfolipida aktivacija protein kinaze PDK1 (3-fosfoinozitid ovisna protein kinaza-1), koji zajedno s DNA protein kinazom (DNA-PK, Eng. DNA-ovisna protein kinaza, DNA-PK) dvaput fosforilira protein kinazu B (također često nazvanu AKT1, Eng. RAC-alfa serin / treonin-protein kinaza), koji je pričvršćen na membranu zahvaljujući PIP-u3.

Fosforilacija aktivira protein kinazu B (AKT1), ona napušta membranu i pomiče u citoplazmu i u jezgru gdje fosforilira niz ciljnih proteina (više od 100 komada), koji daju dodatne stanični odgovor:

Fosfoinozitolski mehanizam djelovanja inzulina
  • posebno, to je djelovanje protein kinaze B (AKT1) rezultira kretanje transportera glukoze gluten-4 na staničnoj membrani i unosa glukoze pomoću adipocita i miocita.
  • Također, na primjer, aktivni protein kinaza B (AKT1) fosforilira i aktivira fosfodiesteraze (PDE), hidrolizu cAMP u AMP, što dovodi do koncentracije cAMP u ciljne stanice je smanjen. Budući da je sudjelovanje cAMP aktivirane kinaze bjelančevina, koja potiče TAG-lipaze i glikogen-fosforilazu, što je rezultiralo u djelovanju inzulina u adipocite je potisnut lipolize u jetri i - zaustavljanja glikogenolize.
Reakcije aktivacije fosfodiesteraze
  • drugi primjer je djelovanje proteinske kinaze B (AKT) na kinaza glikogen sintaze. Fosforilacija ove kinaze inaktivira je. Kao rezultat, on ne može djelovati na glikogen sintazu, fosforilirati ga i inaktivirati. Stoga, učinak inzulina dovodi do zadržavanja glikogen sintaze u aktivnom obliku i sintezi glikogena.

Reakcije povezane s aktivacijom puta MAP kinaze

Na samom početku implementacije ovog puta proteina Shc (Eng. Src (homologija 2 domene) koja transformira protein 1), koji se veže na aktivirani (autofosforilirani) inzulin receptor. Zatim, Shc-protein reagira s Grb-proteinom (Eng. protein vezan na faktor rasta) i prisiljava ga da se pridruži receptoru.

Također, u membrani je stalno prisutan protein Ras, koji je u mirnom stanju povezan s GDF. U blizini Ras proteina su "pomoćni" proteini - GEF (engleski). GTF faktor razmjene) i SOS (Eng. sin bezvremenskog) i protein GAP (Eng. Faktor aktivacije GTPaze).

Formiranje kompleksa Shc-Grb proteina aktivira skupinu GEF-SOS-GAP i dovodi do zamjene BDP za GTP sklopu aktivacije Ras-protein (kompleks Ras-GTP), i prenose se na protein kinaze Raf-1 signala.

Kada se aktivira Raf-1 proteina kinaza nastaje povezanost sa staničnom membranom, fosforilaciju pomoću kinaze, dodatne ostatke tirozina, serina i treonina, kao i istovremenu interakciju sa receptorom inzulina.

Nadalje, aktivirani Raf-1 fosforilira (aktivira) MAPK protein kinazu (Eng. mitogen-aktivirana protein kinaza, također nazvan MEK, engleski. MAPK / ERK kinaza), koji fosforilira MAPK enzim (ili drugo ERK, Ing. izvanstanične signalno regulirane kinaze). Nakon aktivacije MAPK izravno ili kroz dodatne kinaze

  • fosforilira proteine citoplazma, na primjer, fosfolipaza A2, uzrokujući pojavu arahidonske kiseline i njenih učinaka ili ribosomalnu kinazu, aktivirajući proces translacije,
  • aktivira protein fosfataze, što dovodi do defosforilacije mnogih enzima. Na primjer, u aktivirani RAS-MAP-kinaza fosforilira način pp90S6 protein fosfatazu povezane s glikogen granule. Nakon toga, aktivni protein fosfataze defosforilira i aktivira glikogen-sintazu, defosforilira i deaktivira fosforilaza kinaze i glikogen-fosforilazu, zaustavljanja glikogenolize.
  • prenosi signal inzulina u jezgru, MAPC samostalno fosforilira i aktivira broj faktori transkripcije, osiguravajući čitanje određenih gena važnih za podjelu i ostale stanične odgovore.
Način praćenja inzulina ovisan o MAP

Jedan od proteina povezanih s ovim mehanizmom je CREB transkripcijski faktor (Eng. protein koji veže element cAMP odgovora). U neaktivnom stanju faktor je defosforiliran i ne utječe na transkripciju. Pod djelovanjem aktiviranja signala, faktor se veže na određene CRE-DNA sekvence (Eng. elemente cAMP-odgovora), jačanje ili slabljenje čitanja podataka iz DNK i njegove provedbe. Pored puta MAP-kinaze, faktor je osjetljiv na signalne putove povezane s protein kinaza A i kalcij-kalmodulinom.

Kao rezultat toga, inicijacija puta MAP kinaze dovodi uglavnom do regulacije ekspresije različitih inzulin-ovisnih gena, stanične proliferacije i staničnog rasta.

Brzina učinaka djelovanja inzulina

Biološki učinci inzulina podijeljeni su brzinom razvoja:

Vrlo brzi učinci (sekundi)

Ovi učinci povezani su s promjenama u transmembranskom transportu:

1. Aktivacija Na + / K + -ATPazu, što dovodi do proizvodnje iona i Na + iona ulaska u stanicu, K +, što dovodi do hiperpolarizacije membrana stanica osjetljivih na inzulin (osim hepatocita).

2. Aktivacija Na + / H + izmjenjivača na citoplazmičnoj membrani mnogih stanica i oslobađanje H + iona iz stanice u zamjenu za Na + ione. Takav učinak ima značenje u patogenezi arterijske hipertenzije kod dijabetes melitusa tipa 2.

3. Depresija membrane Ca2 + -ATPaze dovodi do kašnjenja Ca 2+ iona u citosolu stanice.

4. Otpuštanje transportera glukoze GluT-4 na membranu miocita i adipocita i 20-50 puta povećanje volumena prijenosa glukoze u stanicu.

Brzi učinci (minute)

Brzi učinci se sastoje u promjenama stope fosforilacije i defosforilacije metaboličkih enzima i regulatornih proteina. Kao rezultat toga, aktivnost se povećava

  • glikogen sintaza (skladištenje glikogena),
  • glukokinaze, fosfofruktokinaze i piruvatne kinaze (glikoliza),
  • piruvat dehidrogenaza (pripravljanje acetil-SCoA),
  • HMG-ScoA reduktaza (sinteza kolesterola),
  • acetil-SCoA-karboksilaza (sinteza masnih kiselina),
  • Glukoza-6-fosfat dehidrogenaza (pentoza fosfatni put),
  • fosfodiesteraza (prestanak djelovanja mobiliziranje hormona adrenalina, glukagona, itd.).

Spori učinci (minuta-sati)

Spori učinci sastoje se u promjeni brzine transkripcije proteina gena odgovornih za metabolizam, za rast i podjelu stanica:

1. Indukcija sinteze enzima

  • glukokinaze i piruvat kinaze (glikoliza),
  • ATP citrat liaze, acetil-SKoA karboksilaze, masne kiseline sintaze, citosolni malat dehidrogenazu (sinteza masnih kiselina)
  • Glukoza-6-fosfat dehidrogenaza (pentoza fosfatni put),

2. Prekidanje sinteze mRNA, na primjer, za PEP-karboksinazu (glukoneogeneza).

3. Povećava serinsku fosforilaciju ribosomskog proteina S6, koja podržava translacijske procese.

Vrlo spor učinci (sati / dan)

Vrlo spori učinci ostvaruju mitogenezu i umnažanje stanica. Na primjer, ti učinci uključuju

1. Povećanje sinteze jetre somatomedina ovisno o hormonu rasta.

2. Povećanje rasta i proliferacije stanica u sinergiji sa somatomedinom.

3. Prijelaz stanice iz G1 faze u S-fazu staničnog ciklusa.

patologija

Hipofunkcija

Dijabetes melitus koji ovisi o inzulinu i koji ne ovisi o inzulinu.

Možete pitati ili ostaviti svoje mišljenje.

insulin
Dio I.
Struktura i funkcija inzulina.

U prethodnim člancima u ovoj seriji, „Dijabetes”, ispitali smo uzroke ove bolesti i prateće promjene u metabolizmu. U većini slučajeva, šećerna bolest razvija u manjkom inzulina ili otpornost na njegovu akciju. Približno 10% bolesnika koji su imali dijabetes melitus tip I, tj inzulin ovisan dijabetes melitus I tip (IDDM) - autoimuna bolest uzrokovana uništenje (disfunkcijom) B-stanice Langerhansovim otočićima pankreasa [1], koja je odgovorna za biosintezu inzulina u ljudi.

1. Biološke funkcije inzulina

Inzulin je polipeptidni hormon koji igra ključnu ulogu u integracijskim procesima uporabe goriva tvari. Opće karakteristike funkcije inzulina je da pojačava anaboliticheskie inhibira katabolički procesa u mišićima, jetri i masnom tkivu. Osobito inzulin poboljšava brzinu sinteze glikogena, masnih kiselina, proteina i također stimulira glukozu. Važno za poticanje prodiranja glukoze, i niz drugih šećera i amino kiselina u stanicama mišića i masnog tkiva. Podupiranju ulaska glukoze u stanice, hormon smanjuje njegovu koncentraciju u krvi (poznat kao hipoglikemički učinak). Inzulin inhibira katabolički procese kao što razgradnju glikogena i neutralne masti [1]. On također inhibira glukoneogenezu smanjivanjem na enzimatsku aktivnost piruvat-karboksilaze i fruktoza-1,6-bisfosfataze, Pokazano je da inzulin također povećava aktivnost piruvat-dehidrogenaze, acetil-CoA karboksilaze i glicerol fosfata acetiltransferaze [2]. Je djelovanje inzulina na mnogo načina suprotno od djelovanja adrenalina i glukagona. [1] Najpotentniji neurotransmiter, stimulira izlučivanje inzulina B-stanica, acetilkolina se oslobađa živčanim završecima vagus. Lučenje potiče vezanje acetilkolina na stanice ili površini karbamilholina s muskarinske kolinergičke receptore, su povezati putem G-proteina za fosfolipazu C, nastajanje fosfatidilinnozit-4.5-bis-fosfata innozit-1,4,5-trifosfat, mobilizira Ca2 + iz unutarstaničnih bazena i diacilglicerol; potonji služi kao aktivator protein kinaze C. Autori [3] je također pronađeno da hrana podražaja nakon metaboličke pretvorbe posredno prenosi signalu B-stanica, značajno povećava osjetljivost na Ca2 + sekretorni uređaja i, očito je povezana s aktivacijom proteinskih kinaza.

2. Hormoni gušterače.

Već je napomenuto da se u ljudskom tijelu inzulin sintetizira u b-stanicama otočića Langerhansova pankreasa. Gušterača zapravo predstavlja dva različita organa, sjedinjena u jednoj morfološkoj strukturi. Većina stanica pankreasa izvodi egzokrinsku funkciju, izlučuju enzime i ione potrebne za probavne procese u lumenu duodenuma. Endokrini dio žlijezde sastoji se od 1 - 2 milijuna Langerhansovih otočića, koji čine 1 - 2% ukupne mase gušterače. Aparat otoka pankreasa izlučuje najmanje četiri hormona: inzulin, glukagon, somatostatin i polipeptid pankreasa. Štoviše, svaka vrsta stanica je odgovorna za sintezu samo jedne vrste hormona (vidi tablicu 1).

Ovi hormoni se oslobađaju u venu gušterače koji teče u portalnu venu, što je vrlo važno jer je za inzulin i glukagon glavna meta jetra. Glavna uloga ovih dvaju hormona je reguliranje metabolizma ugljikohidrata, ali oni također utječu na mnoge druge procese. Somatostatin je prvi put identificiran u hipotalamusu kao hormon koji potiskuje lučenje hormona rasta. Međutim, u gušterači, njegova koncentracija je viša nego u hipotalamusu. Ovaj hormon također je uključen u lokalnu regulaciju izlučivanja inzulina i glukagona. Polipeptid gušterače utječe na gastrointestinalnu sekreciju.

3. Povijest otkrića

U 1889, Mehring (Mering) i Minkovskiy (Minkowskog) uklanjanjem gušterače dobivenih eksperimentalno dijabetesa kod pasa s razvojem glikozurije, acetonuria, hiperglikemija, povećanje slabosti i oštrim osiromašeni, dovodi do smrti životinje. Godine 1892. Minkovskiy presađivanje vlastite pas gušterača pod kožu, i spriječavanje razvoja dijabetesa u njoj, simptomi koji se pojavio ubrzo nakon uklanjanja presatka. L.V.Shabad (1889) je blagi oblik dijabetesa u pasa nakon djelomičnog uklanjanja gušterače, a zatim opterećenja životinjskom šećera. Također, pretpostavka usku povezanost između Langerhansovih otočića i dijabetesa izrazio de Meyer u 1909. i Sharpay-Shaffer 1917. godine, ali tek 1921. godine u Torontu Bantinga (Banting) i Best (Najbolje) to dokazao. Ekstrahira zakiseli etanol pankreasa tkiva novorođenog teleta, su identificirani faktor i ulaska dobivene formulacije depankreatizirovannoy (s daljinskim pankreasa) psa s kliničkim znakovima dijabetesa, postiže normalizaciju njezine šećera u krvi. Ovaj faktor, koji ima jak hipoglikemijski učinak, a ime je dobio inzulin. Ubrzo je utvrđeno da je inzulin sadržane u otočića gušterače goveda i svinja, te je aktivan kod ljudi. U siječnju 1922, inzulin je prvi put korišten u liječenju pacijenata s dijabetesom. Goveda i svinja inzulin može lako proizvesti u velikim količinama, što je bitan uvjet za uspjeh biokemijskim istraživanjima. Je inzulin bio prvi protein s dokazanom hormonsku aktivnost, prvi protein dobiven u kristalnom obliku (Abel, 1926), prvi protein koji je uspostavljen sekvencu aminokiselina (Sanger et al, 1955), prvi protein sintetizirati kemijskim postupcima (Du sur. Zahn, Katsoyanis, 1964). To inzulina, pokazano je da je molekula mogu se sintetizirati u obliku većeg prekursor (Steiner i sur, 1967). Osim toga, inzulin je prvi protein proizveden u komercijalne svrhe, uporabom tehnologije rekombinantne DNA. No, usprkos ovim impresivnim „prvenstvu”, mehanizam djelovanja inzulina na molekularnoj razini manje studirao nego za većinu hormona.

4. Biosinteza inzulina

Proinzulina se sintetizira u grubo endoplazmatskog retikuluma B-stanica Langerhansovih otočića pankreasa u obliku prekursora - preproinzulin (molekulska težina 11500 Da). Lider sekvenca koja se sastoji od 23 aminokiselinskih ostataka u predkurzorska molekula usmjerava Golgi aparata i da se odcijepi. Rezultat je molekula proinzulina (molekulska masa 9000 Da), primanje konformaciju potrebnu za pravilno formiranje disulfidnih mostova. Onda razdvojiti proinzulina u inzulin, C-peptida i dva dipeptid (kationske parova lokalizirane enzima tripsina) i položenih u sekretornim granulama. Nadalje, sadržaj tih granula se izlučuje u hepatijsku venu. Normalne B stanice izlučuju od inzulina, ekvimolarnom količinom C-peptida, a u skladu s objavljen [2, 3] od 2 do 3 posto proinzulin i njihovi derivati ​​(nepotpuna proinzulina proteolizu proizvoda). Prije nego u perifernih krvnih žila, inzulinom i C-peptid ući jetru, gdje degradira 50% inzulina, C-peptid ne podvrgava bilo stresa.

5. Struktura i neka fizička i kemijska svojstva inzulina.

Molekula inzulina je polipeptid koji se sastoji od dva lanca (Slika 1): A i B; lanci inzulina kovalentno su vezani dvama disulfidnim vezama A7-B7 i A20-B19. Također u molekuli inzulina postoji još jedna disulfidna veza u A lancu: A6-A11 [4]. Lokalizacija svih tri disulfidnih mostova je konstantna, a lanci A i B u većini vrsta imaju 21 i 30 aminokiselinskih ostataka. U obje lance aminokiselinske supstitucije koje ne utječu na biološku aktivnost hormona nalaze se u mnogim položajima, ali najčešće su 8, 9 i 10 supstitucija lanca A (vidi Tablicu 2). Iz toga slijedi da ova stranica najvjerojatnije nema kritičnu vrijednost za biološku aktivnost inzulina.

Sl. 1. dijagram disulfidnih veza u molekuli inzulina.

S druge strane, neke regije i regije molekule su visoko očuvani. To uključuje:

1. položaji tri disulfidna mostova;

2. hidrofobni ostaci u C-terminalnoj regiji lanca B;

3. C- i N-terminalni dijelovi lanca A. Korištenje kemijskih modifikacija i zamjena pojedinih aminokiselinskih ostataka u tim područjima pomoglo je identificirati strukturu aktivnog centra inzulina. Hidrofobni dio koji se nalazi na C-kraju B lanca također sudjeluje u dimerizaciji inzulina.

Cink, koncentracija koja je u B-stanicama otočića Langerhansovih dostigne visoke vrijednosti, tvori komplekse s inzulinom i proinzulina. Inzulini svih kralježnjaka dobije dimera preko vodikove veze između peptida skupina B24 i B26 dva monomera ostatka, koji je u visokim koncentracijama, sa svoje strane, u reorganizaciju heksamera sadržavaju dva atoma cinka svaki. Prisutnost takve visoko naručene strukture uvelike je olakšala proučavanje kristalne strukture inzulina. U fiziološkim koncentracijama inzulin je u monomernom obliku.

Nakon vraćanja disulfidne veze i njihova naknadna oksidacija, tercijarna struktura teško oporavlja (vrlo niski prinos) [1]. To je zbog prohormon - proinzulina polipeptidni lanac koji sadrži sekvencu amino kiselina 30-35, nedostaje inzulina. Ovaj vezujući peptid (C-peptid iz engleskog spajanja - vezanja); koji se nalazi između karboksi kraju B lanca i N-kraja A-lanca inzulina buduće. Kao što se očekivalo, proinzulina posjeduje sposobnost da se formira ispravne disulfidne veze smještene nakon obrade s redukcijskim sredstvima i zatim reoksidacijom. Nakon zatvaranja disulfidnih mostova koji stabilizira molekula proinzulina u cjelini, posebno thipsinopodobnaya proteinaze „prekida” C-peptid [5]. Točka djelovanja proteinaze unaprijed određena dva faktora - prostorne strukture i prisutnost proinzulina u svojoj polipeptidni lanac od dva signala - dva para kationskih aminokiselina se nalazi u sekvenci kako slijedi: B-lanac - Arg Arg - C peptid - Lys Arg - A-lanac

Tripsin poput proteinaze prekursor se obrađuje kao pronalazi pari aminokiselina s bočnim kationske skupine kao što je Arg-Arg i Lys-Arg i cijepa peptidne veze na C-kraju takvog parova. Rezultat će biti oblikovan duž C-peptida sa Lys-Arg sekvence na C-kraju i povezana disulfidnim mostovima lanca A i B. Osim toga, na C-kraju B lanca će se dvije argininski ostatak, koji je završnom koraku cijepanja za dobivanje aktivnog oblika hormona. Taj postupak provodi specijalizirani metallozavisimaya karboksipeptidaze (npr karboksipeptidaze B) [5].

6. Biomedicinska važnost inzulina.

Inzulin na mnoge načine može poslužiti kao model peptidnih hormona. Je prvi od hormona u ovoj grupi bio je dobiven u čistom obliku, te kristalizira sintetizirati kemijski i genetičkim inženjeringom. Istražiti načine svoje biosinteze dovelo do stvaranja koncepta propeptides. To je posebno važno da se inzulin je od velike važnosti kao farmakološkog sredstva kao što je više od pet posto stanovništva u razvijenim zemljama pati od dijabetesa inzulin-ovisni (I dijabetes tipa), te otprilike isti broj ljudi koji su predodređeni za bolesti.

Kao što je već spomenuto, osnova inzulin ovisnog dijabetesa melitusa je nedostatak inzulina povezani su bilo s odsutnosti (poremećaji u sintezi prekursora ili post-translacijske modifikacije) ili otpornost na njegove učinke (npr tipa inzulina, prikazana je u genetski određenim promjenama u strukturi inzulin receptor, što dovodi do poremećaja vezanja hormonskih stanica). Svake godine povećava se broj pacijenata koji zahtijevaju redovite injekcije egzogenog inzulina. U tom smislu postoji potreba za proizvodnjom tog hormona u dovoljnim količinama. Sljedeći članak u ovoj seriji bit će posvećen metodama biotehnološke proizvodnje humanog inzulina.

Autor članka: Vojushin K. Ye.

Popis referenci:

  1. Biochemistry / Strayer L. // Moskva, Mir, 1985.
  2. Humana biokemija / Murray R., Grenner D., Meyes P., Rodwell V. / Moskva, Mir, 1993.
  3. Događaji transdukcije signala u regulaciji inzulina. / Biden T.J. // Proc. Austral. Physiol. i Pharmacol. Soc., 1997-28, br. 1, str. 84.
  4. Molekularna biologija stanice / Alberts B., Bray D., Lewis J., Reff M., Roberts K., Watson J. / Moskva, Mir, 1994.
  5. Molekularna biologija. Struktura i funkcije proteina / Stepanov V. M. // Moskva, Visoka škola, 1996.

insulin

Inzulin (od latinskog insula - otok) - hormon peptidne prirode, nastaje u beta stanicama otočića Langerhansova pankreasa. Ima višestrani utjecaj na razmjenu u gotovo svim tkivima. Glavni učinak inzulina je smanjenje koncentracije glukoze u krvi. Prvo su ga izolirali kanadski znanstvenici F. Bunting i C. Best (1921-22).

Molekula inzulina oblikovana je s dva polipeptidna lanca koja sadrže 51 aminokiselinski ostatak: lanac A sastoji se od 21 aminokiselinskih ostataka, lanac B formira se s 30 aminokiselinskih ostataka. Polipeptidni lanci povezani su s dva disulfidna mostova kroz cisteinske ostatke, treća disulfidna veza nalazi se u A lancu.

Primarna struktura inzulina u različitim biološkim vrstama se malo razlikuje, kao i njegova važnost u regulaciji ugljikohidratnog metabolizma. Najsličniji humanog inzulina svinja, koji se od njega razlikuje samo jedan aminokiselinskog ostatka 30: pozicija svinjski inzulin B lanac alanin, kao što je humani inzulin - treonin; Goveđi inzulin ima tri aminokiselinska ostatka.

Biosinteza inzulina uključuje formiranje dva neaktivna prekursora, preproinzulin i proinzulin, koji se kao rezultat sekvencijalne proteolize prevode u aktivni hormon. Biosinteza preproinzulina počinje formiranjem signalnog peptida na polibosomima povezanim s ER. Signalni peptid prodire u ER lumen i usmjerava ulazak u lumen ER-a rastućeg polipeptidnog lanca. Nakon završetka sinteze predproinzulina, signalni peptid, koji uključuje 24 aminokiselinska ostatka, odvaja se (Slika 11-24).

Proinzulina (ostaci 86 amino kiseline) ulazi u Golgijev aparat, pri čemu se djelovanje specifičnih proteaza cijepaju na nekoliko mjesta inzulina za formiranje (51 aminokiselinskih ostataka) i C-peptid koji se sastoji od 31 aminokiselinskih ostataka.

Inzulin i C-peptid u ekvimolarnim količinama uključeni su u sekretornu granulu. U granulama, inzulin se kombinira s cinkom, formirajući dimere i heksamere. Zrele granule se spajaju s plazma membranom, a inzulin i C-peptid se izlučuju u izvanstaničnu tekućinu kao rezultat egzocitoze. Nakon izlučivanja u krv, inzulinski oligomeri se raspadaju. T1 / 2 inzulina u krvnoj plazmi je 3-10 minuta, C-peptid - oko 30 minuta.

Biološka uloga- Inzulin dramatično povećava propusnost zidova mišićnih i masnih stanica za glukozu. T. Da. Svi postupci glukoze asimilacije javljaju unutar stanica, i inzulin promovira glukoze transportirani, omogućuje korištenje glukoze u tijelu, sinteza glikogena (ugljikohidrata rezerve) i akumulacija u mišićnim vlaknima. Povećanjem unosa glukoze u stanice masnog tkiva inzulin stimulira stvaranje masti u tijelu. Osim toga, inzulin stimulira i sintezu proteina u stanici, povećavajući propusnost staničnih stijenki aminokiselina.

hiperglikemije - Povećan šećer u krvi.

U stanju hiperglikemije, unos glukoze raste u jetri iu perifernim tkivima. Čim se povećava razina glukoze, gušterača počinje proizvoditi inzulin.

hipoglikemija - patološko stanje koje karakterizira smanjenje razine glukoze u krvi ispod razine (<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. inzulinom - benigni tumor iz beta stanica pankreasa, koji proizvodi pretjeranu količinu inzulina. Kliničku sliku karakteriziraju povremeni hipoglikemijski uvjeti.

Dijagram biosinteze inzulina u β-stanicama Langerhansovih otočića. ER - endoplazmatski retikulum. 1 - stvaranje signalnog peptida; 2 - sinteza preproinzulina; 3 - cijepanje signalnog peptida; 4 - prijenos proinzulina u Golgi aparat; 5 - transformacija proinzulina u inzulin i C-peptid i uključivanje inzulina i C-peptida u sekretornim granulama; 6 - izlučivanje inzulina i C-peptida.

Struktura humanog inzulina. A. Primarna struktura inzulina. B. Model tercijarne strukture inzulina (monomera): 1-A-lanac; 2 - B-lanac; 3-vezujuće mjesto

Glukagon je hormon alfa stanica Langerhansovih otočića gušterače. Kemičnom strukturom, glukagon je peptidni hormon.

Glukagonna molekula se sastoji od 29 aminokiselina i ima molekularnu težinu od 3485 daltona. Glucagon je 1923. godine otkrio Kimball i Merlin.

Glavna stranica za sintezu glukagona je α-stanice aparata otočića pankreasa. Međutim, vrlo velike količine ovog hormona mogu se proizvesti na drugim mjestima gastrointestinalnog trakta.

Glukagon se sintetizira u obliku velikog prekursora - proglukagona (molekulska masa oko 9.000). Također su otkrivene veće molekule, ali nije jasno jesu li prethodnici glukagona ili blisko povezanih peptida. Samo 30-40% imunoreaktivnog "glukagona" u plazmi računa za udio glukagona gušterače. Ostatak su veće molekule, bez biološke aktivnosti.

U plazmi, glukagon je u slobodnom obliku. Budući da se ne veže na transportni protein, poluživot glukagona je mali (oko 5 minuta).

Inaktivacija ovog hormona javlja se u jetri pod djelovanjem enzima, koji, razdjeljujući vezu između Ser-2 i Gln-3, uklanja dvije aminokiseline s N-kraja. Jetra je prva prepreka za izlučivanje glukagona, a budući da brzo inaktivira ovaj hormon, njegov sadržaj u krvi portalne vene veći je nego u perifernoj krvi.

Glukagon praktički nema nikakav učinak na glikogen skeletnih mišića, očito zbog gotovo potpune odsutnosti receptora glukagona u njima. Glukagon uzrokuje povećanje izlučivanja inzulina iz zdravih β-stanica gušterače i inhibiciju aktivnosti inzulaze. To je, očigledno, jedan od fizioloških mehanizama suprotstavljanja hiperglikemije uzrokovanog glukagonom.

Glukagon pokazuje snažnu i inotropni kronotropnog učinka na miokarda zbog povećanog stvaranja cAMP (tj ima učinak sličan učinak agonista beta-adrenergičkih receptora, a bez uključuju P-adrenergičkih sustava u realizaciji ovog efekta). Rezultat je povećanje krvnog tlaka, povećanje brzine otkucaja srca i snage.

Na visoke koncentracije glukagona izaziva jak spazmolitički učinak, opuštanje glatkih mišića organa, posebno crijeva, nisu posredovani adenilat ciklazu.

Glukagon je uključen u provedbu reakcije „borba ili bijeg”, čime se povećava dostupnost energetskih supstrata (npr glukoza, slobodne masne kiseline, keto kiselina) u skeletnim mišićima i povećava protok krvi u skeletnim mišićima zbog jačanju srca. Nadalje, glukagon povećava izlučivanje kateholamina od srži nadbubrežne žlijezde i tkiva, povećava osjetljivost na kateholamina

Glukagon je hormon gušterače. Njezino je djelovanje suprotno onoj inzulina. U dijabetesa zajedničko djelovanje inzulina i glukagona, čini se da nedovoljno inzulina proizvodnja slijedi proizvodnja glukagona poboljšana. Je povišena razina hormona glukagona u krvi je uzrok povišene razine glukoze (hiperglikemija). Mehanizam djelovanja glukagona je jasno vidljivo na primjeru liječenju inzulin-ovisnog dijabetes melitusa (tj nedostatak inzulina). U slučaju nedovoljne proizvodnje inzulina u gušterači razvija hiperglikemiju (visoke razine šećera u krvi u krvi) i metaboličke acidoze (poveća kiselost organizma), koji se može spriječiti smanjenje razine glukagona u krvi. Za ovaj propisanom somatostatina (pankreasa), hormon koji inhibira produkciju i oslobađanje u glukagona krvi. Nakon toga, čak i uz potpunu odsutnost inzulina, razina šećera u krvi nije mnogo veća od normalne.

Značajno povećanje sadržaja glukagona hormona u krvi je znak glukagona (tumor nadbubrežne žlijezde). S glukagonom, višak glukagona pridonosi povećanju razine šećera u krvi i razvoju šećerne bolesti.

Primarna struktura glukagon molekule slijedeće: 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

insulin

Kemijska struktura

Inzulin - (od latinskog insula - otok) - hormon peptidne prirode, nastaje u beta stanicama otočića Langerhansova pankreasa. Molekula inzulina sastoji se od dva polipeptidna lanca koji uključuju 51 aminokiselinski ostatak: lanac A sastoji se od 21 aminokiselinskih ostataka, lanac B je formiran s 30 aminokiselinskih ostataka. Polipeptidni lanci povezani su dvama disulfidnim mostovima preko cisteinskih ostataka, treća disulfidna veza je u A lancu.

Primarna struktura inzulina u različitim biološkim vrstama ima neke razlike, baš kao i njegova uloga u regulaciji ugljikohidratnog metabolizma razlikuje se. Najsličniji humanih inzulina svinja, razlikuju se jedan aminokiselinski ostatak: 30 položaju B-lanac inzulina svinja je alanin, kao i humani inzulin - treonin; Bovino inzulin razlikuje se po tri aminokiselinska ostatka.

Lanci su povezani jedan s drugim pomoću disulfidnih mostova (dobivenih kako je svaki oblikovan od dva atoma sumpora), a Treći disulfidni most djeluje kao veza udaljenom od drugoga su A-lanac aminokiseline. Povezani lanci se lagano zavinuti i naliježu u globularnu strukturu, samo takva konfiguracija molekule hormona je važna za manifestaciju njegove biološke aktivnosti.

Značajno utječe na razmjenu u gotovo svim tkivima. Zbog svoje kemijske strukture, ovaj spoj je negdje između polipeptida i proteina. Inzulin nastaje u gušterači životinja i ljudi. U beta-stanicama gušterače, inzulin se formira iz prekursora - proinzulina, polipeptida od 84 aminokiselinske rezidue, u kojem se ne opaža hormonska aktivnost. Inzulin je specifično sredstvo koje je svojstveno snižavanju šećera, a također regulira metabolizam ugljikohidrata; utječe na povećanje apsorpcije glukoze tkiva i pomaže mu da se pretvori u glikogen, također olakšava prodiranje glukoze u tkivne stanice. U inzulin promatrati ne samo hipoglikemijski utjecaj, ima i niz drugih učinaka: utječe na porast glikogena u mišićima, ima stimulirajući učinak na sintezu peptida, smanjuje potrošnju proteina. U nekim sportovima ovaj lijek je cijenjen zbog izraženog anaboličkog učinka.

Povijesna pozadina

Glavna funkcija inzulina je osigurati stanice tijela važnim energetskim materijalom - glukozom.

U slučaju da postoji manjak inzulina, stanice nemaju sposobnost apsorpcije glukoze, proces akumulacije u krvi se odvija, a tkiva i organi podložni su gladi energiji. S nedostatkom inzulina može se razviti vrlo ozbiljna bolest (dijabetes melitus).

Do ranog XX. Stoljeća. bolesnici s dijabetesom umrli su kod djeteta ili mladih godina, zbog razvoja komplikacija uzrokovanih bolesti, gotovo nitko nije živio više od 5-7 godina nakon pojave bolesti.

O ulozi gušterače u razvoju dijabetesa, oni su naučili samo u kasnom XIX stoljeću. Godine 1869., u Berlinu, 22-godišnji Paul Langerhans, dok je bio student medicine, proveo je istraživanje mikroskopom strukture gušterače. Primijetio je nepoznate stanice koje su stvorile skupine, ravnomjerno raspoređene u žlijezdi. Usprkos tome, funkcija tih stanica, koje su Langerhansovi otoci kasnije nazvali po studentu, i dalje su neistraženi.

Neko vrijeme poslije, Ernst Lako iznio je hipotezu da je gušterača uključena u probavne procese. Godine 1889. njemački fiziolog Oscar Minkowski pokušao je dokazati da ova izjava nema nikakve veze sa stvarnošću. U tu svrhu postavio je eksperiment u kojemu je uklonio žlijezdu od zdravog psa. Nekoliko dana nakon početka eksperimenta, pomoćnik Minkowski, koji je pratio stanje laboratorijskih životinja, primijetio je da se mnogo muha naletilo na urin eksperimentalnog psa.

Izvršena je studija urina, tijekom kojeg je utvrđeno da pas koji nedostaje gušterače izlučuje šećer zajedno s urinom. Ovo je bilo prvo promatranje, što ukazuje na to da postoji povezanost između operacije gušterače i razvoja dijabetes melitusa. Godine 1901. Evgen Opi je dokazao da se dijabetes razvija kao posljedica poremećaja u strukturi gušterače (potpuna ili djelomična razaranja Langerhansovih otočića).

Prva osoba koja je izolirala inzulin i uspješno je primijenila za liječenje bolesnika bio je kanadski fiziolog Frederick Bunting. Pokušao je stvoriti lijek za dijabetes zbog činjenice da su mu dva prijatelja umrla od ove bolesti. Čak i prije toga, mnogi istraživači koji su shvatili ulogu gušterače u razvoju šećerne bolesti pokušali su izolirati tvar koja utječe točno na razinu šećera u krvi. Nažalost, svi pokušaji nisu uspjeli.

To je dijelom i zbog činjenice da su enzimi gušterače (tripsin općenito) vrijeme barem djelomično razgradi molekule inzulina proteinske prije nego su uspjeli izolirati iz ekstrakta tkiva prostate. Godine 1906. Georg Ludwig Zeltser bio u mogućnosti postići neki uspjeh u smanjenju razine glukoze u krvi pokusnih pasa bez pomoći gušterače ekstrakta, ali nije mogao nastaviti svoj rad. Scott 1911. godine na Sveučilištu u Chicagu radio je s vodenim ekstraktom gušterače, primijetio je blagi pad glikozure u pokusnim životinjama. Zbog činjenice da voditelj projekta nije uspio uvjeriti važnost tekućih istraživanja, zaustavljeni su.

Isti učinak postigao je Izrael Kleiner 1919. godine, nije mogao završiti svoj posao, otkad je započeo Prvi svjetski rat.

Sličan rad 1921. godine objavio je Nicolae Paulesco, profesor fiziologije na Rumunjskoj medicinskoj školi. Mnogi istraživači ne samo u Rumunjskoj vjeruju da je ovaj znanstvenik bio pionir inzulina. Unatoč tome, kredit za izolaciju inzulina, kao i njegovu uspješnu uporabu pripada upravo Fredericku Buntingu.

Strnadica je radio kao mlađi predavač na Odsjeku za anatomiju i fiziologiju na kanadskom sveučilištu, njegov nadzornik bio je profesor John Macleod, koji je u to vrijeme bio uzet kao veliki stručnjak u pitanjima koja se odnose na dijabetes. Strnadica pokušao dobiti gušterače atrofije posezanja za odijevanje joj luči kanale (kanale) za 6-8 tjedana, a imajući nepromijenjen Langerhansovih otočića od utjecaja enzima gušterače, i dobiti čisti ekstrakt stanica otočića.

Za provedbu ovog eksperimenta bilo je potrebno imati laboratorij, pomoćnike i eksperimentalne pse, to nije bilo sve što je Banting imao.

Za pomoć se okrenuo profesoru John McLeod, koji je bio svjestan svih prethodnih propusta u dobivanju hormona gušterače. S tim u vezi, prvo je odbio Banting. Unatoč tome, Bunting je nastavio ustrajati i u proljeće 1921. ponovo je pitao McLeoda da dopusti rad u laboratoriju najmanje dva mjeseca. Zbog činjenice da je točno tada MacLeod planirao ići u Europu, odnosno laboratorij je bio slobodan, on je dao svoj pristanak. Kao pomoćnik, Buntingu je dobila student 5. godine Charlesa Besta, koji je dobro upućen na metode određivanja šećera u krvi i urinu.

Kako bi provodio eksperiment koji zahtijeva velike troškove, Banting je prodao gotovo sve što je imao.

Nekoliko je pasa bila povezana s gušteračima i počela čekati atrofiju. Dana 27. srpnja 1921. godine, pas bez pankreasa i koji je bio u prekomi ubrizgavao je atrofirani ekstrakt gušterače. Nakon nekoliko sati, pas je pokazao smanjenje šećera u krvi i urinu, aceton je nestao.

Zatim je drugi put ubrizgavao gušterački ekstrakt i živjela još 7 dana. Vjerojatno bi bilo moguće produžiti život psa već neko vrijeme, ali istraživači su ostali bez ekstrakta. To je bilo zbog činjenice da je primanje inzulina iz gušterače pasa - vrlo dugotrajan i dugotrajan rad.

Nadalje Banting i Best počeo proizvoditi izvadak iz gušterače nerodjene calfs, koji se još nisu počeli proizvoditi probavni enzimi, ali proizvesti dovoljno inzulina. Količina inzulina je sada dovoljna za podršku životu eksperimentalnog psa do 70 dana. Do tog vremena, McLeod se vratio iz Europe i postupno zainteresiran za rad Buntinga i Besta, odlučio je povezati sve laboratorijsko osoblje na njega. Strnadica od početka naziva proizlazi ekstrakt gušterače isletinom, ali onda slušao prijedlog McLeod i preimenovao ga u inzulina (od lat insula -. «Otok»).

Studije proizvodnje inzulina nastavile su se uspješno. 14. studenog 1921. Banting i Best izvijestili su o rezultatima svojih istraživanja na sastanku "Fiziološki časopis" Sveučilišta u Torontu. Mjesec dana kasnije, ispričali su o svojim uspjesima u American Physiological Society u New Havenu.

Količina ekstrakta koja je dobivena iz gušterače gušterače zaklanih u klaonici počeo se brzo povećavati, potreban je stručnjak za osiguravanje fine purifikacije inzulina. U tom smislu, krajem 1921. MacLeod je pozvao dobro poznati biokemičar James Collip da radi, vrlo brzo je postigao dobre rezultate u čišćenju inzulina. Do siječnja 1922. Banting i Best odlučili su započeti prvi klinički test inzulina na ljudima.

Prvo, znanstvenici su uveli 10 konvencionalnih jedinica inzulina jedni drugima, a tek tada volonteru. Postali su 14-godišnji dječak Leonard Thompson, koji je bio bolestan od dijabetesa. Prva injekcija napravljena mu je 11. siječnja 1922., ali nije bila posve uspješna. Razlog tome je da ekstrakt nije bio dovoljno pročišćen, alergija se počela razvijati. Sljedećih 11 dana, Collip je naporno radio u laboratoriju za poboljšanje ekstrakta, 23. siječnja dječaku je dobio drugu injekciju inzulina.

Nakon uvođenja inzulina, dječak se brzo počeo oporavljati - bio je prva osoba koja je preživjela zbog inzulina. Neko vrijeme kasnije, Bunting je spasio od neposredne smrti svog prijatelja - liječnika Joea Gilkrista.

Novost da je inzulin prvi put uspješno primijenjen 23. siječnja 1922., brzo je postao međunarodno senzacija. Bunting i njegovi kolege praktički su uskrsili stotine dijabetičara, posebno onih s teškim oblicima. Ljudi su poslali puno pisama tražeći liječenje, neki su došli izravno u laboratorij. Unatoč svemu tome, u to vrijeme bilo je mnogo nedostataka - inzulin lijek još nije standardiziran, samokontrola sredstvo nije bilo, a primijenjenim dozama izmjerena je grubo oka. U tom smislu, hipoglikemijske reakcije tijela često su se dogodile kada je razina glukoze pala ispod norme.

Unatoč svemu tome, nastavak je poboljšanja uvođenja inzulina u svakodnevnu medicinsku praksu.

Sveučilište u Torontu počelo je prodavati farmaceutske tvrtke za proizvodnju inzulina, već 1923. godine postalo je dostupno svim pacijentima s dijabetesom.

Dozvolu za proizvodnju lijeka primili su tvrtke "Lily" (SAD) i "Novo Nordisk" (Danska), oni su još uvijek vodeći na ovom području. Banting u 1923, University of Toronto nagrađen doktorat, bio je izabran za profesora. Osim toga, odlučeno je da otvore posebne službe za medicinsko istraživanje za Banting i Best, imale su visoke osobne plaće.

Godine 1923. Banting i Macleod dobili su Nobelovu nagradu u fiziologiji ili medicini, koju su dobrovoljno podijelili s Bestom i Collipom.

Godine 1926. medicinski znanstvenik Abel sintetizirao je inzulin u kristalnom obliku. Nakon 10 godina, Danski istraživač dobio Hagedorn inzulina produljena (prošireni) djelovanje, pa čak i nakon 10 godina stvorio je neutralan protamina Hagerdona, on je i dalje jedan od najpopularnijih tipova inzulina.

Kemijski sastav inzulina ustanovio je britanski molekularni biolog Frederick Senger, koji je 1958. dobio Nobelovu nagradu za to. Inzulin je postao prvi protein čija je sekvenca aminokiselina potpuno dešifrirana.

Prostorna struktura molekule inzulina ustanovljena je pomoću rendgenske difrakcije u 1990-ima. Dorothy Crowte Hodgkin, također je nagrađena Nobelovom nagradom.

Nakon Banting ekstrahirana goveđeg inzulina ispitivan inzulina dobivenog iz gušterače svinja i goveda, kao i drugih životinja (npr kitova i ribe).

Molekula humanog inzulina sastoji se od 51 aminokiseline. Svinjski inzulin razlikuje se samo u jednoj aminokiselini, kravu je u tri, ali ih ne sprječava da normaliziraju razinu šećera prilično dobro. Unatoč tome, inzulin životinjskog podrijetla ima veliki nedostatak - većina pacijenata postaje uzrok alergijske reakcije. U svezi s tim, potrebno je daljnji rad za poboljšanje inzulina. Godine 1955. dešifrirana je struktura humanog inzulina, a započeo je rad na izolaciji.
To su prvi učinili 1981. godine američki znanstvenici Gilbert i Lomediko. Neko vrijeme kasnije pojavio se inzulin, koji je dobiven od pekarskog kvasca genetskim inženjeringom. Inzulin je bio prvi humanni protein koji je 1978. bio sintetiziran genetski modificiranom bakterijom E. coli. Od tog trenutka započinje nova era u biotehnologiji. Od 1982. američka tvrtka "Genentech" proizvodi humani inzulin koji je sintetiziran u bioreaktoru. To ne dovodi do pojave alergijskih reakcija.

Farmakološko djelovanje (prema proizvođaču)

Inzulin je lijek koji smanjuje šećer i ima sposobnost reguliranja ugljikohidratnog metabolizma; povećava apsorpciju glukoze tkiva i potiče njegovu transformaciju u glikogen, dodatno olakšava prodiranje glukoze u tkivne stanice.

Uz pružanje hipoglikemijsko djelovanje (niska razina šećera u krvi), inzulin ima nekoliko učinaka: povećava glikogena u mišićima, te potiče sintezu peptida, smanjuje utrošak proteina i drugih.

Učinak inzulina prati stimulacija ili inhibicija (supresija) određenih enzima; stimulirana glikogen sintetaza, piruvat dehidrogenaza, heksokinaza; On inhibira lipaze, koja aktivira masnih kiselina masnog tkiva lipoprotein lipaze, smanjenje „zamućenost” u serumu nakon jela zasićenih masti.

Stupanj biosinteze i sekrecije (lučenje) inzulina ovisi o sadržaju glukoze u krvi. Kako se koncentracija povećava, povećava se izlučivanje gušterače inzulina; smanjenje koncentracije glukoze u krvi usporava izlučivanje inzulina.

Djelovanje inzulina izravno je povezano s njegovom interakcijom sa specifičnim receptorom koji se nalazi na plazmi membrani stanice, te stvaranjem kompleksa inzulinskog receptora. Inzulinski receptor, zajedno s inzulinom, prodire u stanicu, utječe na procese fosfolize staničnih proteina; mehanizam djelovanja daljnjih intracelularnih reakcija nije potpuno poznat.

Aktivnost se određuje pomoću inzulina bioloških sredstava (na sposobnošću da snize koncentraciju glukoze u krvi kod zdravih zečeva) i jedan od fizikalno-kemijske metode (elektroforezom na papiru ili kromatografijom na papiru). Za jednu jedinicu djelovanja (ED) ili međunarodnu jedinicu (IE) uzima se aktivnost 0,04082 mg kristalnog inzulina.

Metabolički učinci inzulina

  1. Poboljšava apsorpciju glukoze i drugih tvari pomoću stanica;
  2. Aktivira osnovne enzime glikolize;
  3. Povećava intenzitet sinteze glikogena - inzulin pojačava pohranu glukoze stanicama jetre i mišića polimerizirajući ga u glikogen;
  4. Smanjuje intenzitet glukoneogeneze - smanjuje se stvaranje glukoze iz raznih supstanci ne-ugljikohidratne prirode (proteini i masti) u jetri.

Anaboličko djelovanje inzulina

  • Utječe na povećanu apsorpciju stanica aminokiselina (osobito leucina i valina);
  • Poboljšava kretanje kalijevih iona u stanicu, kao i magnezij i fosfat;
  • Utječe na poboljšanje replikacije DNA i biosinteze proteina;
  • Jača sintezu masnih kiselina i njihovu daljnju esterifikaciju - u masnom tkivu i jetri
  • Potiče konverziju glukoze u trigliceride; kada postoji manjak inzulina, suprotno se događa - mobilizacija masti.

Antikataboličko djelovanje inzulina

  1. Sprječava hidrolizu proteina - smanjuje degradaciju proteina;
  2. Smanjuje lipolizu - smanjuje protok masnih kiselina u krv.

Vrste inzulina korištene u bb

Inzulin kratkog djelovanja

Kratki inzulin stupa na snagu u slučaju potkožnog unosa nakon 30 minuta (s tim u vezi daju 30-40 minuta prije obroka), maksimalno koraci imaju više od dva sata nestaje iz tijela nakon 5-6 sati.

Najbolji izbor

Inzulin ultrazvučnog djelovanja

Vrlo kratki inzulin počinje djelovati nakon 15 minuta, maksimalno nakon 2 sata, nestane iz tijela nakon 3-4 sata. Fiziološki se može primijeniti neposredno prije jela (5-10 minuta) ili neposredno nakon jela.

Najbolji izbor

  • Inzulin lyspro (Humalog) je polusintetički analog humanog inzulina.
  • Inzulin Aspart (NovoRapid Penfill, NovoRapid FlexPen).
  • Inzulin glulisine (Humalog)

Prednosti i nedostaci inzulina

prednosti

  • Mali trošak tečaja
  • Široka dostupnost - lijek se može kupiti bez problema u ljekarni
  • Visoka kvaliteta - krivotvorine se gotovo pojavljuju, za razliku od steroida
  • Ne postoji toksičnost, niska vjerojatnost nuspojava, gotovo potpuni odsutnost učinaka tečaja
  • Mali fenomen povlačenja
  • Ima izražen anabolički učinak
  • Možete kombinirati s anaboličkim steroidima i drugim sredstvima
  • Nema androgeni učinak

mane

  • Kompleksna shema prijema
  • Postoji značajan porast masnoća
  • hipoglikemija

Uzimanje inzulina

  1. Ovaj tečaj idealan je za skupinu od 5-10 kg mišićne mase za 1-2 mjeseca, a zatim trebate uzeti pauzu najmanje dva mjeseca da biste vratili vlastito izlučivanje.
  2. Saznajte mehanizam djelovanja inzulina, uključujući mjere za borbu protiv hipoglikemije.
  3. Tečaj treba početi s dozom od 10 EDs subkutano, s vremenom (1 puta dnevno ili svaki drugi dan) povećava dozu za 2 jedinice.
  4. S posebnom pažnjom pratite reakciju tijela kako biste povećali dozu!
  5. Tada možete povećati dozu na 15-20 jedinica, više doze ne preporučuju (to je napomenuti da to ovisi o osjetljivosti tkiva na inzulin, neki sportaši su dobro podnosi i 50-60 jedinica inzulina tek kada dobijete takve doze su u porastu, ali je moguće saznati samo postupno povećanje doze).
  6. Treba napomenuti da šprice inzulina imaju različite ljuske. U-40 štrcaljke se koriste za injekcije inzulina koje sadrže 40 jedinica po ml. U-100 šprice izgledaju jako slično U-40, no koriste se za pripravke koji sadrže 100 jedinica inzulina u 1 ml.
  7. Učestalost injekcija može se mijenjati, ali najslabije razmatra recepciju svaki drugi dan. Bolje je da se provede injekciju neposredno nakon vježbanja (ali samo ako je trening ne završava kasno noću, kada potrošnja inzulina kratkog djelovanja, ako želite da se inzulin nakon treninga u večernjim satima, to bi trebao biti na inzulin djeluje, s obzirom na činjenicu da se radi samo 3 sata i imat će vremena prestati raditi prije spavanja), jer odmah nakon što bi trebao biti obilan obrok, kako bi se osigurala opskrba ugljikohidrata u krvi. Osim toga, inzulin ima svojstvo inhibiranja kataboličkih procesa uzrokovanih fizičkim stresom tijekom treninga. Trajanje tečaja pod ovim režimom je 2-2,5 mjeseci.
  8. Možete izvršiti injekcije svaki dan, čak i 2 puta dnevno, ali trajanje tečaja treba smanjiti na 1,5-2 mjeseca.
  9. Ako koristite ultrazvučnu akciju inzulina, trebate ubrizgati odmah nakon bogatog obroka bogatog ugljikohidratima.
  10. Ako koristite inzulin kratkog djelovanja, morate ubrizgati 30 minuta prije bogatog obroka bogatog ugljikohidratima.
  11. Kod 1 jedinice inzulina treba uzeti 6 grama ugljikohidrata.
  12. Učinite injekcije na različitim mjestima kako biste izbjegli lipodistrofiju (nepravilnosti u potkožnom masnom tkivu).
  13. Da biste uspješno završili tečaj, morate slijediti visoku kalorijsku prehranu, trening vježbe vježbanja i koristiti sportsku prehranu za dobivanje težine.

mjere opreza

  1. Započnite stazu s malom dozom - 5-10 jedinica, kako biste provjerili reakciju tijela.
  2. Izvršite samo subkutane injekcije
  3. Nemojte ubrizgavati prije vježbanja
  4. Ne ubrizgajte odmah prije spavanja
  5. Nakon ubrizgavanja treba osigurati tijelo s ugljikohidrata (zdrave osobe natašte šećera u krvi u rasponu od 3 do 5,5 mmol / l. Svaka jedinica inzulina u krvi reducirajućeg šećera 2,2 mmol / l. Ako ubod 20 jedinica inzulina djelovanja, mogu se razviti hipoglikemija,
  6. U endokrinologiji (gdje inzulin pripada) postoji takva stvar kao "jedinica zrna". Bez obzira na vrstu i količinu proizvoda, nije važno što je to, jedna jedinica kruha sadrži 12-15 grama probavljivih ugljikohidrata. Povećava razinu šećera u krvi za istu količinu - 2.8 mmol / l - potrebno je da tijelo digesti oko 1.5-2 jedinice inzulina. Više o ovoj mjeri računa može se naći na Internetu.
  7. Sada izračunajte. Za 20 jedinica inzulina treba uzeti 10-15 jedinica kruha, to je jednako 120-150 g čistih ugljikohidrata. Na primjer, neka bude 300-450 grama bijelog kruha.

Nuspojave inzulina

  • Hipoglikemija ili smanjenje glukoze u krvi, to dovodi do svih drugih manifestacija. Hipoglikemija se može lako spriječiti
  • Svrbež u području ubrizgavanja
  • Alergija je vrlo rijetka
  • Smanjenje endogene sekrecije inzulina događa se samo na dugim stazama, kada se koriste velike doze inzulina
  • Inzulin NIJE toksični učinak na jetru ili bubrege, ne zazire poremećaje seksualne funkcije (potencije).

Indikacije za ljekovitu uporabu inzulina

Mala doza (IU) 5.10 inzulina koji se koriste za bolesti jetre (hepatitis, ciroza), s početnim fazama acidoza, omotača, gubitka snage, furunculosis, tireotoksikoze.

U praksi psychoneurological inzulin koristi u alkoholizam, nakon iscrpljivanja živčanog sustava (u dozama koje imaju za posljedicu hipoglikemijskog stanju).

U psihijatriji - za inzulin šok terapije (za liječenje nekih oblika shizofrenije davati otopine inzulina u velikim količinama, koje se postupno povećavaju doze uzrokuju hipoglikemijski šok).

U dermatologije inzulina u dijabetičke toksidermii korišten kao nespecifični sredstva - ekcem, akne, psorijaza, urtikarija, kronična pioderma i kvasca lezija.

Kontraindikacije za medicinsku uporabu

Akutni hepatitis, pankreatitis, nefritis, nefrolitiazu, čir na želucu i dvanaesniku, dekompenzacije srca bolesti.

Više Članaka O Dijabetesu

Pacijenti s dijabetesom zahtijevaju konstantnu terapiju inzulinom. Ovo je osobito važno za bolesnike s prvim tipom patologije.Poput drugih hormonskih lijekova, inzulin zahtijeva visoku preciznu dozu.

sinonimi: Test tolerancije glukoze, GTT, test tolerancije glukoze, krivulja šećera.Test tolerancije glukoze je laboratorijska analiza koja identificira 3 važna pokazatelja u krvi: inzulin, glukoza i C-peptid.

Ljekovita svojstva prepelica jaja su otkriveni u drevnoj Kini od strane lokalnih stanovnika. U suvremenom razdoblju ta je zamisao pokupila znanstvenici u Japanu koji su otkrili da se redovnim korištenjem prepelica, tvari sadržane u proizvodu blokiraju rast kanceroznih rasta.