Что такое инсулин - какой орган вырабатывает гормон, механизм действия в организме и показания к инъекциям. Влияние инсулина на организм

На протекание такого многоступенчатого и сложного процесса как обмен веществ влияют различные биологически активные вещества и гормоны, в том числе и , который продуцируется особыми островками Лангерганса-Соболева, которые располагаются в толще поджелудочной железы. Он принимает участие почти во всех метаболических процессах в организме.

Что такое инсулин?

Инсулин представляет собой пептидный гормон, весьма важный для нормального питания и работы клеток, это транспортировщиком глюкозы, калия и аминокислот. Он призван регулировать . Поэтому после приема пищи фиксируется повышение в сыворотке крови количества этого вещества в ответ на продуцирование глюкозы.

Процесс нормального клеточного питания без инсулина невозможен, причем этот гормон является незаменимым. Инсулин является белковым гормоном, поэтому через ЖКТ проникнуть в организм он не может, поскольку сейчас же будет переварен, как и любой белок.

Как действует инсулин?

Инсулин отвечает и за энергию, и во всех тканях оказывает сложное действие на обмен. Он способен воздействовать на активность многих ферментов.

Инсулин, это единственный гормон, который в состоянии уменьшить содержание глюкозы в крови.

Комментариев: 0

Комментариев:

Инсулин относится к категории гормонов пептидной природы. Гормон образуется в поджелудочной железе и играет значительную роль в большинстве обменных процессоров, происходящих в тканях организма. Главное действие инсулина заключено в том, что он снижает концентрацию глюкозы в крови. Недостаточное содержание провоцирует начало сахарного диабета.

Абсолютная и относительная недостаточность инсулина одинаково опасны, как и последствия нарушения его секреции, происходящие из-за деструкции бета-клеток. Абсолютная недостаточность вещества является одной из ведущих причин возникновения и развития сахарного диабета первого типа, относительная — второго.

Из чего состоит вещество?

Механизм действия инсулина напрямую связан со строением молекул гормона. Молекула этого гормона состоит из двух полипептидных цепей. В последних содержится 51 аминокислотный остаток. Полипептидные цепи разделяют на 2 группы:

• А-цепь;
• В-цепь.

В первой группе есть 21 аминокислотный остаток, во второй — 30. Цепи соединены между собой посредством дисульфидных мостиков. Первичная структура и действие инсулина у разных биологических видов различна. У людей первичная структура инсулина больше похожа на ту, что формируется не в организме обезьяны, а в организме свиньи.

Разница между структурами инсулина свиньи и человека только в одном аминокислотном остатке, что находится в В-цепи. Следующий ближайший родственник человека по структуре и механизму работы инсулина — бык. Разница человеческой и бычьей структуры гормона в трех аминокислотных остатках.

Действие инсулина не ограничивается одним снижением сахара в крови. Вещество выполняет следующие функции:

• влияет на динамику синтеза белков и жиров;
• стимулирует образование гликогена в тканях мышц и печени;
• повышает проницаемость плазматических мембран;
• оказывает анаболическое действие;
• подавляет активность ферментов, участвующих в расщеплении гликогенов и жиров.

От того, как работает инсулин, напрямую зависит и углеводный обмен. Если в бета-клетках по тем или иным причинам отмечаются деструктивные процессы, в организме нарушается выработка гормона и начинается необратимое нарушение обмена веществ.

Действие инсулина заключается в том, что он ускоряет транспортировку глюкозы, осуществляемую через клеточные мембраны. В это же время идет влияние на транспортировку глюкозы и осуществляется регуляция белков, находящихся в мембране. Действие инсулина запускает внутриклеточный механизм. От того, как действует этот гормон на белки, напрямую зависит качество переноса глюкозы в клетку.

Более всего вещество влияет на мышечные и жировые ткани. Инсулин отвечает за транспортировку глюкозы в них, а мышечные и жировые ткани напрямую оказывают слияние жизненно важных функций организма: кровообращения, дыхания, двигательной активности и многого другого.

Организм получает из пищи энергию и откладывает ее про запас. Если данный механизм не действует полноценно, это означает, что нарушена секреция гормона.

Об эффектах и опасности применения препарата

Эффекты, которые оказывает гормон инсулина, разделяют на три группы:

• метаболические;
• анаболические;
• антикатаболические.

Метаболическое воздействие вещества заключается в том, что он усиливает поглощение клетками различных веществ, в том числе и глюкозы, увеличивает объем синтеза гликогена и уменьшает интенсивность гликогенеза. Последний процесс особенно важен в регулировании содержания сахара в крови, так как гормон снижает количество глюкозы, образующейся в печени. Анаболическое воздействие инсулина направлено на усиление биосинтеза белка. Благодаря анаболическим свойствам, инсулин превращает глюкозу в триглицериды. Когда в организме начинается нехватка гормона, создаются условия для скопления жиров.

Антикатаболическое воздействие гормона осуществляется сразу в двух направлениях. Инсулин снижает уровень деградации белков и уменьшает поступление жирных кислот в клетки крови. Для людей, страдающих сахарным диабетом, единственным способом поддержать свое здоровье, улучшить качество жизни и увеличить ее длительность является прием инсулиносодержащих препаратов.

Важно всем людям, страдающим сахарным диабетом, знать: дозировка инсулина ни в коем случае не должна рассчитываться самостоятельно. 100 единиц инсулина — это смертельная доза. Шанс спасти жизнь пациенту есть в основном в тех случаях, когда человек находится после приема критической дозы инсулина в сознании. До наступления комы еще проходит некоторое время, однако реально помочь пациенту возможно при условии, если есть возможность тут же ввести ему в кровь глюкозу.

Время действия и виды гормона

Время действия гормона инсулина в человеческом организме принято разделять на 3 категории:

• начало;
• длительность.

Перечисленные составляющие характеризуют воздействие инсулиносодержащих препаратов на организм. Под началом понимается попадание гормона в кровь человека. Именно с этого момента инсулин оказывает сахароснижающее действие, что является их существенным плюсом. Пик — это довольно короткий период, он характеризуется максимально выраженным сахароснижающим воздействием гормона. Длительность — это промежуток времени, больший, чем начало и пик. Время, за которое инсулин уменьшает содержание сахара в крови, это и есть длительность.

По длительности действия различают ряд видов инсулина, применение которого в медицинской практике зависит от различных факторов, в том числе фоновой и прандиальной секреций. Для имитации первой необходим инсулин длительного либо среднего действия, для второй — ультракороткие или краткосрочные инсулины.

Человеческие гормоны обладают средней и краткосрочной продолжительностью, все остальные инсулины являются аналоговыми. Последние созданы из человеческого инсулина, но структура их молекулы изменена так, чтобы гормон получил необходимые свойства для имитации базальной или болюсной секреций.

Инсулин, вводимый для снижения уровня сахара в крови, разделяют на 2 категории:

• базальный;
• болюсный.

Первый действует 24 часа, потому его вводят в организм пациентов не более 1 раза в сутки. Его применение удобнее, чем болюсного, чье действие ограничивается несколькими часами. Базальный инсулин не имеет пика влияния и дает ровный эффект. То есть при регулярном применении он понижает уровень сахара в крови на определенный, не увеличивающийся и не уменьшающийся уровень. Болюсный отличается от него большей оперативностью воздействия на организм, попадая в кровь, гормон сразу оказывает ощутимый эффект. Сахароснижающее воздействие болюсного гормона неравномерно, пик его приходится на время приема пищи — когда с применением инсулина данного типа возможно уменьшение содержания сахара в крови.

Применение аналоговых инсулинов считается более эффективным, чем человеческих, так как искусственно измененные молекулы первых гормонов лучше имитируют физиологические секреции.

Об общераспространенных ошибках

Существуют различные схемы инсулинотерапии, рассчитанные для людей, страдающих диабетом 1-го и 2-го типов. Тем, у кого 1-й тип сахарного диабета, назначают базальный инсулин, чье применение осуществляется не более двух раз в 24 часа. Такой вид гормона сочетается с болюсным — последний вводят до еды. Данный порядок действия получил в медицинской практике название: режим многократных инъекций. При сахарном диабете 2-го типа инсулинотерапия состоит из приема базального гормона инсулина и сахароснижающих лекарств.

Инсулин — это один из важнейших регулирующих гормонов для всего организма. В чем заключаются его основные функции и чем чреват недостаток этого вещества? Какие болезни появляются из-за дисбаланса инсулина?

Типы ферментов поджелудочной железы

Поджелудочная железа синтезирует много разных видов биологически активных веществ. От других составляющих человеческого организма она отличается тем, что способна к эндокринной и экзокринной секреции одновременно. Первый секреционный тип характеризуется выбросом гормонов непосредственно в кровяное русло, при втором типе все вещества выделяются в область тонкого кишечника.

Экзокринная составляющая занимает больше 95% объема всей поджелудочной. До 3% приходится на панкреатические островки (так же их называют островками Лангерганса), в которых синтезируются:

• Глюкагон;
• Инсулин;
• С-пептиды.

Островки Лангерганса огибаются большим количеством капилляров, поэтому в них поступает много питательных веществ, которые нужны для обеспечения процессов секреции.

Гормоны, которые вырабатываются в них, оказывают влияние почти на все процессы метаболизма в организме.

Инсулин

Это гормон белковой природы. Он регулирует обмен веществ практически на всех уровнях жизнедеятельности. Первоочередно его действие направлено на поддержание углеводного баланса. Это происходит за счет усиления глюкозного транспорта сквозь клеточную мембрану клетки. Происходит запуск инсулинового рецептора и специального механизма, который регулирует количество и интенсивность деятельности мембранных белков. Именно эти составляющие переносят молекулы глюкозы в клетку и тем самым варьируют её концентрацию.

Транспорт глюкозы посредством инсулина больше всего важен для мышечной и жировой тканей, так как они являются инсулинозависимыми. Именно они составляют около 75% клеточной массы организма и осуществляют такие важные задачи как запасание и дальнейшее выделение энергии, движение, дыхание и другие.

Регулирование глюкозного уровня

Действие инсулина на обменные процессы энергии и питательных компонентов достаточно сложное. Реализация большинства эффектов от него зависит от способности инсулина влиять на активность некоторых ферментов. Инсулин является единственным гормоном, который регулирует уровень сахара в крови. Это его базовая функция. Она производится посредством:

• Активирования работы ферментов, поддерживающих гликолиз (окисление молекулы глюкозы с получением из неё двух молекул пировиноградной кислоты);
• Подавление гликогенеза — выработки глюкозы и других компонентов в клетках печени;
• Усиление абсорбции молекул сахара;
• Стимулирование продуцирования гликогена — инсулиновый гормон, который ускоряет полимеризацию молекул глюкозы в гликоген мышечными и печеночными клетками.

Действие инсулина происходит за счет белка-рецептора. Он представляет собой сложный мембранный белок интегрального типа. Белок построен из субъединиц а и b, которые образованы посредством полипептидной цепи. Инсулин состыковывается с частицей а, при соединении её конформация меняется. В этот момент частица b становится тирозинкиназно активной. После этого запускается целая цепь реакций с активацией разных ферментов.

Ученые ещё не до конца изучили процесс взаимодействия инсулина и рецептора. Известно, что в промежуточном периоде синтезируются диацилглицеролы и инозитолтрифосфат, которые активируют протеинкиназу С. Эти вещества стимулируют включение в мембрану цитоплазматических везикул с белком-переносчиком сахара в составе. Из-за увеличения свободных переносчиков глюкозы в клетку поступает больше.

Как можно понять, регуляция глюкозного уровня — это многоэтапный и технически сложный процесс. На него влияет слаженная работа всего организма и множество других факторов. Гормональная регуляция — одна из самых важных в этом динамическом равновесии. В норме уровень сахара должен составлять от 2,6 до 8,4 ммоль/литр крови. В поддерживании этого уровня (помимо гипогликемических гормонов) так же принимают участие гормоны роста, глюкагон и адреналин. Они относятся у гипергликемическим гормонам.

Если концентрация сахара в крови становится ниже физиологической нормы, синтез инсулина начинает замедляться (при этом останавливаться он не должен).

Когда уровень глюкозы становится критически низким, начинают высвобождаться гормоны гипергликемического типа (их так же называют контринсулярными). Они стабилизируют глюкозный баланс. Очень маленький % сахара в крови называется гипогликемией. Такое состояние очень опасно для организма из-за сильного недостатка энергии и питательных веществ, которые нужны для деятельности всего организма. Крайняя степень гипогликемии — гипогликемическая кома.

Эти вещества стимулируют выделение сахара из клеточного запаса. Гормоны стресса и адреналин в том числе тормозят выброс инсулина в кровь. Таким образом и поддерживается оптимальный баланс.

Другие функции инсулина

Помимо глюкозного регулирования инсулин имеет ряд анаболических и антикатаболических эффектов;

Анаболические эффекты помогают ускорить создание и обновление некоторых клеток, тканей или мышечных структур. Благодаря им поддерживается объем мышечной массы в организме человека, контролируется энергетический баланс. Антикатаболический эффект направляется на торможение белкового распада и зажирения крови. Это так же влияет на рост мышц и % жира в организме.

Спортсмены часто колят себе инсулин для наращивания мышц

Что происходит с организмом, если нет инсулина

Во-первых — нарушается транспорт глюкозы. При отсутствии инсулина не происходит активация белков, которые переносят сахар. В итоге глюкозные молекулы остаются в крови. Происходит двухстороннее негативное влияние на:

1. Состояние крови. Из-за чрезмерного количества сахара она начинает загущаться. Вследствие этого могут образовываться тромбы, они преграждают кровяной поток, полезные вещества и кислород не попадают во все структуры организма. Начинается голодание и последующее отмирание клеток и тканей. Тромбоз может привести к таким серьезным заболеваниям как варикоз (в разных отделах тела), лейкоз и другим серьезным патологиям. В некоторых случаях тромбы могут создавать такое большое давление внутри сосуда, что последний разрывается.
2. Обменные процессы в клетке. Глюкоза — это основной источник энергии для организма. Если её не хватает, все внутриклеточные процессы начинают тормозиться. Таким образом клетка начинает деградировать, не обновляется, не растет. Кроме того глюкоза перестает превращаться в энергетический запас и в случае недостатка энергии будут идти в расход не жировые ткани, а мышечные. Человек начнет стремительно терять вес, станет слабым и дистрофичным.

Во-вторых, нарушатся процессы анаболизма. Аминокислоты в организме начнут усваиваться хуже и из-за их недостатка будет отсутствовать плацдарм для синтеза белков и репликации ДНК. Ионы разных элементов станут поступать в клетки в недостаточном количестве, вследствие этого энергетический обмен притупится. Особенно плохо это скажется на состоянии мышечных клеток. Жир в организме плохо будет расщепляться, поэтому человек станет набирать лишний вес.

Так как притупляется и антикатаболический эффект, в организме начинают преобладать процессы катаболизма.

Липолиз обеспечивает самую большую выработку АТФ (энергия), когда он ингибируется — жирные кислоты превращаются не в энергию, а в жир. Так же усиливается белковый гидролиз, вследствие которого распадается белок. Его недостаток негативно сказывается на состоянии мышц.

Эти процессы клеточного уровня практически сразу сказываются на общем состоянии организма. Человеку становится сложнее делать повседневные задачи, он ощущает головные боли и головокружения, тошноту, может терять сознание. При сильной потере веса он чувствует животный голод.

Недостаток инсулина может быть причиной серьезных заболеваний.

Какие болезни вызывает инсулиновый дисбаланс

Самой частой болезнью, связанной с нарушением уровня инсулина, считается сахарный диабет. Его разделяют на два типа:

1. Инсулинозависимый. Причиной становится нарушение функции поджелудочной железы, она вырабатывает инсулина слишком мало или не продуцирует его вообще. В организме начинаются уже описанные процессы. Пациентам с сахарным диабетом 1 типа назначается ввод инсулина извне. Это делается посредством специальных инсулин содержащих препаратов. В них может быть инсулин животной или синтетической природы. Все эти средства представлены в виде растворов для инъекций. Чаще всего уколы ставят в область живота, плеча, лопаток или передней поверхности бедер.
2. Инсулиннезависимый. Этот тип диабета характеризуется тем, что поджелудочная синтезирует достаточно инсулина, при этом ткани являются резистентными к этому веществу. Они теряют чувствительность к инсулину, вследствие чего у больного наблюдается хроническая гипергликемия. В такой ситуации регулирование уровня сахара осуществляется контролем питания. Уменьшается потребление углеводов и учитывается гликемический индекс всех потребляемых продуктов. Пациенту разрешается есть продукты только с медленными углеводами.

Существуют и другие патологии, при которых диагностируется дисбаланс природного инсулина:

• Заболевания печени (гепатиты всех типов, цирроз и другие);
• Синдром Кушинга (хронический избыток гормонов, которые продуцирует кора надпочечников);
• Избыточный вес (в том числе разные степени ожирения);
• Инсулинома (опухоль, которая непроизвольно выбрасывает в кровь лишний инсулин);
• Миотония (заболевание нервно-мышечного комплекса, при котором происходят непроизвольные движения и спазмы в мышцах);
• Избыток гормонов роста;
• Инсулинорезистентность;
• Нарушение функционирования гипофиза;
• Опухоли в области надпочечников (нарушается синтез адреналина, регулирующего уровень сахара);
• Другие заболевания поджелудочной железы (опухоли, панкреатит, воспалительные процессы, наследственные болезни и прочее).

Гормон инсулин и его роль в организме тесно связаны с работой эндокринной системы. В нее входит несколько желез внутренней секреции, каждая из которых нужна для поддержания здоровья человека. Когда случаются сбои в работе хотя бы одной из желез, страдают все органы.

Инсулин – достаточно изученный гормон с пептидной основой, в состав которой входит несколько аминокислот. Если уровень инсулина снижается или повышается, то нарушается важная функция эндокринной системы – поддержание уровня сахара в крови.

Самый впечатляющий и страшный фактор, сделавший гормон таким «популярным», — ежегодный рост числа людей, у которых обнаруживают диабет.

Механизм выработки инсулина

Вырабатывается гормон в эндокринных клетках хвоста поджелудочной железы. Скопления этих клеток называют островками Лангерганса в честь открывшего их ученого. Несмотря на малый размер, каждый островок считается крохотным органом со сложноустроенной структурой . Именно они отвечают за выброс инсулина. Вот как продуцируется инсулин:

1. Выработка препроинсулина. В поджелудочной железе создается основа для гормона – препроинсулин.
2. Синтез сигнального пептида. Вместе с основой вырабатывается проводник препроинсулина – пептид, он доставляет основу к эндокринным клеткам. Там она синтезируется в проинсулин.
3. Этап созревания. На некоторое время обработанные компоненты оседают в клетках эндокринной системы – в аппарате Гольджи. Там они созревают в течение некоторого времени и распадаются на инсулин и C-пептид. По пептиду в ходе лабораторной диагностики часто определяют активность поджелудочной железы.
4. Связь с цинком. Выработанный инсулин взаимодействует с ионами минерала, а когда сахар в крови повышается, гормон высвобождается из бета-клеток и начинает понижать его уровень.

Если в организме высок уровень , — то синтез гормона в поджелудочной железе уменьшается. Глюкагон вырабатывается в альфа-клетках островка Лангерганса.

Действие инсулина

Основное действие гормона – регуляция обменных процессов в организме. Он влияет на всё: усвоение витаминов, минералов, нутриентов, а также расщепление остальных веществ. Без помощи инсулина клетки не смогут получать глюкозу.

Под действием вещества повышается проницаемость мембран клеток, и глюкоза свободно всасывается в них. Параллельно инсулин превращает глюкозу в полисахарид – гликоген. Он служит естественным источником энергии для человека.

Функции гормона

Пониженные показатели

Из-за стресса и привычек питания инсулин может не только повышаться, но и понижаться. Ошибочно полагать, что это нормальное состояние, которое не опасно для здоровья. Запускают процесс понижения гормона:

• жирная, богатая углеводами и калориями еда – инсулина, продуцируемого железой, не хватает для усвоения поступающих продуктов. Это приводит к интенсивной выработке гормона, что быстро изнашивает бета-клетки;
• хроническая склонность переедать, даже здоровая пища в огромных количествах не будет полезна;
• недостаток сна негативно сказывается на выработке гормонов, особенно если человек устойчиво спит по 4-5 часов;
• перенапряжение, тяжелая или опасная работа, стимулирующая выброс адреналина;
• снижение функций иммунной системы, инфекционные поражения;
• малоподвижный образ жизни, вызывающий гиподинамию, при которой в кровь поступает много глюкозы, но она не перерабатывается должным образом.

Чтобы понять, как именно инсулин влияет на здоровья человека при диабете, нужно рассмотреть процесс взаимодействия глюкозы с гормоном.

Уровень инсулина и глюкозы

У здорового человека даже в ситуации, когда пища долго не поступает в организм, уровень сахара примерно одинаков. Инсулин продолжает вырабатываться поджелудочной железой примерно в одном и том же ритме. Когда человек ест, пища расщепляется, и углеводы поступают в виде молекул глюкозы в кровь. Вот, что происходит дальше:

1. Печень получает сигнал, и накопленный гормон высвобождается. Вступая в реакцию с глюкозой, он понижает уровень сахара и превращает его в энергию.
2. Железа приступает к новому этапу выработки инсулина на место потраченного.
3. Новые порции гормона направляются в кишечник – расщеплять сахара, которые частично переработаны.
4. Неизрасходованный остаток глюкозы частично преобразуется в гликоген, который уходит в состояние покоя. Содержится он в мышцах и печени, частично откладывается в жировую ткань.
5. Через некоторое время после приема пищи сахар начинает понижаться. В кровь выбрасывается глюкагон, а накопленный гликоген начинает расщепляться в глюкозу, стимулируя рост сахара.

Инсулин – незаменимый гормон , уровень которого тесно связан с повседневной работой организма. Его нарушения приводят к заболеваниям, которые сокращают жизнь человека на несколько десятков лет, осложняя ее массой неприятных побочных эффектов.