Материал:

Инсулин образуется из молекулы предшественника, которая гидролизуется до проинсулина . Проинсулин транспортируется в комплекс Гольджи, где разделяется на инсулин и С-пептид (соединительный пептид).

Молекула инсулина - это полипептид, содержащий два аминокислотных цепи - А-цепь (21 аминокислота) и В-цепь (30 аминокислот), которые соединены двумя дисульфидными мостиками. Секреторные гранулы содержат инсулин и С-пептид, последний выделяется вместе с инсулином с бета-клеток.

Инсулин отличается с инсулином свиньи только одной аминокислотой, а от инсулина бычьего отличается тремя аминокислотами. Однако инсулин как фармацевтический препарат преимущественно является инсулином человека, который получают по рекомбинантной генной технологии.

Регуляция секреции инсулина

Регуляция секреции инсулина осуществляется контуром регуляции с каналом обратной связи, где регулируемым параметром является концентрация глюкозы в плазме крови:

1 Секреция инсулина стимулируется увеличением концентрации глюкозы в крови до 4,5 ммоль / л. Глюкоза входит через мембрану в бета-клетки через транспортеры GIUT-2, метаболизируется под влиянием глюкокиназы, следствием чего является увеличение синтеза АТФ в митохондриях АТФ ингибирует чувствительные к ней ионные калиевые каналы, что приводит к уменьшению выхода ионов К + из бета-клеток и их деполяризации.

2 Деполяризация мембраны бета-клеток инициирует раскрытие потенциалозалежних ворот Са 2+ -каналов. Растет вход ионов кальция, способствует секреции бета-клетками инсулина, который находился в гранулах. Вместе с инсулином секретируется также С-пептид. Выделение инсулина в ответ на гликемию осуществляется в две фазы: быстрая фаза - выделение готового инсулина из гранул, пролонгированная фаза - выделение новосинтезированного инсулина, пока не произойдет блокирование синтеза ингибиторами (рис 6.28).

3 При увеличении концентрации инсулина в крови снижается концентрация глюкозы в ней, что благодаря отрицательной обратной связи приводит к уменьшению секреции инсулина (рис. 6.29).

4 Увеличение концентрации инсулина в крови возникает также при повышении в плазме крови количества аминокислот (аргинина, лизина, лейцина). жирных кислот, а также некоторых гормонов: глюкагона, гастрина, секретина, шлунковоингибуючого пептида (ШИП), холецистокинина (ХЦК), глюкагоноподобного полипептида-1 (GLP-1), кортизона; под влиянием ацетилхолина - стимуляции М-холинорецепторов.

Подавляют секрецию инсулина

■ уменьшение концентрации глюкозы в крови - гипогликемия

■ соматостатин, который образуется дельта-клетками островков Лангерганса;

■ инсулин (большие концентрации в крови)

■ адренергическая стимуляция α-адренорецепторов;

РИС. 6.27. Паракринно регуляция секреции гормонов поджелудочной железы. Знак "+" - стимуляция секреции, знак "-" - торможение секреции

РИС. 6.28. Секреция инсулина бета-клетки

глюкозы в крови, приводит к стимуляции секреции инсулина бета-клетками и подавление секреции соматостатина дельта-клетками;

■ активация постганглионарных симпатических нервных волокон благодаря норадреналина, который при взаимодействии с альфа-адренорецепторами бета-клеток, подавляет секрецию инсулина. Норадреналин также стимулирует секрецию соматостатина (рис. 6.30).

Механизм действия инсулина на клетки-мишени

Действие инсулина на клетки-мишени происходит после связывания его с инсулиновыми рецепторами мембраны клетки.

РИС. 6.29. Контур регуляции секреции инсулина, где регулируемым параметром выступает концентрация глюкозы в крови. С - концентрация

РИС. 6.30. Регуляция секреции инсулина автономной нервной системой. Знак "+" - стимуляция, знак "-" - торможение

■ блокада β-адренорецепторов;

■ истощение запасов калия

■ блокада кальциевых каналов.

Регуляция секреции осуществляется также автономной нервной системой:

■ активация холинергических парасимпатических лостганглионарних волокон, при увеличенной концентрации

Инсулиновые рецепторы - это тетрамеры, имеющих две альфа- и две бета-гликопротеиновых субъединицы. Альфа субъединицы присоединяют инсулин и является внеклеточными, тогда как бета-субъединицы проникают сквозь мембрану клеток-мишеней и их внутренняя часть имеет тирозинкиназну активность. Тирозинкиназа фосфорилирует бета-субъединицы. Фосфорилированный рецептор затем фосфорилирует внутриклеточные белки, а некоторые дефосфорилюе. Комплекс "инсулин - рецептор" входит в клетку путем эндоцитоза.

Биологические эффекты, происходящие в клетках-мишенях под влиянием инсулина, является следствием фосфорилирования одних белков и дефосфорилювання других. Это приводит к образованию белков-транспортеров глюкозы через мембрану и накопление ее в клетках. В результате возрастает синтез гликогена, липидов. Процессы синтеза белков происходят медленнее. Через несколько часов и дней изменяется скорость процессов трансляции на рибосомах, и еще позже происходят процессы транскрипции ДНК в ядре клетки, приводящие к синтезу новых белков (рис. 6.31).

Инсулин регулирует количество рецепторов в клетках-мишенях - уменьшает их численность при ожирении, увеличивает - при голодании.

Физиологические воздействия инсулина

Регуляция углеводного обмена

Инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови благодаря таким механизмам:

1 Увеличивается проницаемость мембран клеток для глюкозы, что облегчает ее вход в клетки. В клетки печени глюкоза проникает и в отсутствие инсулина. Однако в присутствии гормона скорость диффузии возрастает благодаря индукции глюкокиназы, которая увеличивает фосфорилирования глюкозы. В результате внутриклеточная концентрация глюкозы становится меньше, а градиент для ее диффузии растет. Кроме этого, под влиянием инсулина синтезируется дополнительный белок-переносчик глюкозы GLUT-4. Транспорт глюкозы в клетки скелетных мышц и миокарда происходит инсулинозависимым облегченной диффузией с помощью транспортного переносчика - мембранного инсулинозависимого белка GLUT-4. Так же происходит транспорт глюкозы и в жировые клетки - адипоциты.

2 Способствует образованию глюкозы гликогена в клетках мышц, печени и одновременно подавляет гликогенолиз путем ингибирования ферментов гликогенфосфорилазы и глюкозо-6-фосфатазы.

3 Уменьшает глюконеогенез.

Регуляция жирового метаболизма

Инсулин снижает концентрацию жирных кислот и кетонов в крови путем:

■ увеличение транспорта глюкозы в жировые клетки:

■ стимуляции в жировых тканях синтеза жирных кислот, глицерофосфатов, триглицеридов, угнетение липолиза;

■ уменьшение образования кетонов путем торможения деградации жирных кислот в печени.

РИС. 6.31. Схема строения инсулинового рецептора и биологические эффекты в клетках-мишенях. SS - дисульфидные связи

Регуляция белкового метаболизма Инсулин снижает концентрацию аминокислот в крови путем:

■ стимуляции входа аминокислот в клетки:

■ увеличение синтеза белков:

■ подавления катаболизма белков:

■ уменьшение окисления аминокислот.

Регуляция электролитного метаболизма Инсулин снижает концентрацию ионов К + в крови благодаря стимуляции их входа в клетки. Механизм этого процесса связан с активацией инсулином натрий-калиевой АТФ-азы натрий-калиевых мембранных насосов в клетках печени и мышцах.

Инсулин обладает антинатрийуретичним влиянием, уменьшает проницаемость мембраны для ионов Na + и К +, однако больше для ионов Na +, следствием чего является развитие гиперполяризации мышечных волокон.

Суммарная интегрированная действие инсулина

Быстрая или ранняя фаза действия инсулина в течение секунд приводит к увеличению транспорта глюкозы, аминокислот, ионов калия в клетки-мишени. Промежуточная фаза длится минуты инсулин стимулирует в клетках-мишенях синтез белков и подавляет их катаболизм, активирует гликолитические ферменты и гликогенсинтетазы, тормозит глюконеогенез. пролонгированная фаза длится часа и связана с процессами транскрипции генов, трансляции мРНК, синтез белков, ростом клеток под влиянием инсулина.

РИС. 6.32. Роль инсулина в регуляции синтеза и использования энергетических субстратов

Инсулин осуществляет интегрированную действие между запасами энергетических ресурсов в клетках и их расходами, стимулирует синтез триглицеридов, белков, гликогена и утилизацию глюкозы как энергетического ресурса (рис. 6.32).

Дефицит глюкозы в клетках организма, как следствие недостатка инсулина или отсутствия его влияния, приводит к использованию запасов жира или белков, следствием чего является образование кетонов и метаболический ацидоз.

Недостаток инсулина может быть следствием его гипосекреции бета-клетками, которая возникает при вирусном или аутоиммунном их повреждении, или мутации генов, регулирующих синтез и секрецию гормона. Дефицит инсулина приводит к метаболическим и функциональных расстройств, которые называют сахарным диабетом I типа, для которого характерны:

■ гипергликемия (повышенная концентрация глюкозы в крови (более 6,7 ммоль / л) вследствие снижения утилизации глюкозы клетками и повышения ее продукции усиленным гликогенолиз и глюконеогенезом;

■ глюкозурия (появление глюкозы в моче): при существенном увеличении концентрации глюкозы в крови ее фильтрация в нефроне превышает реабсорбцию и глюкоза остается в моче;

■ дегидратация (потеря воды) ; высокая концентрация глюкозы повышает осмотическое давление, побуждающее выход воды из клеток и межклеточного пространства в кровь, ее повышенную фильтрацию и уменьшение реабсорбции в почках, что приводит к увеличению диуреза (полиурия), дегидратации и жажды:

■ диабетический ацидоз - вследствие преобладания жирового обмена над метаболизмом углеводов образуется повышенное количество кетонов (β-гидроксибутирата и ацетоацетата), что приводит к закисление крови

Источник: https://studbooks.net/80586/meditsina/fiziologiya

Смотрите также:





ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ НА ПРИМЕРЕ ООО «ДНС РИТЕЙЛ»
_archivetempпротивовоспалительные
_Роджерс Карл, Брак и его альтернативы
- Обратный порядок следования фаз 4
- Сопротивление изоляции 25
!_Лабораторные_работы_1_сем_ОУТС