Эффекты инсулина05.05.201817.02.2018admin

Эффекты инсулина



Действие инсулина на клетки-мишени начинается после его связывания со специфическими димерными мембранными рецепторами (рис. 6.22), при этом внутриклеточный домен рецептора обладает тирозинкиназной активностью.

Оглавление:

Инсулин-рецепторный комплекс не только передает сигнал внутрь клетки, но и частично путем эндоцитоза поступит внутрь клетки к лизо-сомам. Под влиянием лизосомальной протеазы инсулин отщепляется от рецептора, при этом последний либо разрушается, либо возвращается к мембране и вновь встраивается в нее. Многократное перемещение рецептора от мембраны к лизосомам и обратно к мембране носит название рециклизация рецептора. Процесс рециклизации важен для регуляции колич-ства инсулиновых рецепторов, в частности обеспечения обратной зависимости между концентрацией инсулина и количеством мембранных рецепторов к нему.

Образование инсулин-рецепторного комплекса активирует тирозинкиназу, запускающую процессы фосфорилирования внутриклеточных белков. Происходящее при этом аутофосфорилирование рецептора ведет к усилению первичного сигнала. Инсулин-рецепторный комплекс вызывает активирование фосфолипазы С, образование вторичных посредников инозитолтрифосфата и диацилглицерола, активацию протеинкиназы С, ингибирование цАМФ. Участие нескольких систем вторичных посредников объясняет многообразие и различия эффектов инсулина в разных тканях.

Рис. 6.22. Схема механизма действия инсулина на клетку-мишень.

Инсулин оказывает влияние на все виды обмена веществ, способствует анаболическим процессам, увеличивая синтез гликогена, жиров и белков, тормозя эффекты многочисленных контринсулярных гормонов (глюкагона, катехоламинов, глюкокортикоидов и соматотропина). Все эффекты инсулина по скорости их реализации подразделяют на 4 группы: очень быстрые (через несколько секунд) — гиперполяризация мембран клеток (за исключением гепатоцитов), повышение проницаемости для глюкозы, активация Na-K-АТФазы, входа К+ и откачивания Na , подавление Са-насоса и задержка Са2+; быстрые эффекты (в течение нес кольких минут) — активация и торможение различных ферментов, подавляющих катаболизм и усиливающих анаболические процессы; медленные процессы (в течение нескольких часов) — повышенное поглощение амиминокислот, изменение синтеза РНК и белков-ферментов; очень медленные эффекты (от часов до суток) — активация митогенеза и размножения клеток.



Важнейшим эффектом инсулина в организме является увеличение в 20—50 раз транспорта глюкозы через мембраны мышечных и жировых клеток путем облегченной диффузии по градиенту концентрации с помощью чувствительных к гормон) мембранных белковых переносчиков, называемых ГЛЮТ. В мембранах разных видов клеток выявлены 6 типов ГЛЮТ (рис. 6.23), но только один из них — ГЛЮТ-4 — является инсулинозависимым и находится в мембранах клеток скелетных мышц, миокарда, жировой ткани.

Инсулин влияет на угле водный обмен, что проявляется:

1) активацией утилизации глюкозы клетками,

2) усилением процессов фосфорилирования;

3) подавлением распад; и стимуляцией синтеза гликогена;



4) угнетением глюконеогенеза;

5) активацией процессов гликолиза;

Действие инсулина на белковый обмен состоит в: 1) повышении проницаемости мембран для аминоокислот; 2) усилении синтеза иРНК; 3) активации в печени синтеза aминокислот; 4) повышении синтеза и подавлении распада белка.

Рис. 6.23. Схема транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Переносчики имеют общее название ГЛЮТ-1, 2, 3, 4, 5, 6. Только ГЛЮТ-4 является инсулинозависимым.

Основные эффекты инсулина на липидный обмен:



• стимуляция синтеза свободных жирных кислот из глюкозы;

• стимуляция синтеза липопротеиновой липазы в клетках эндотелия сосудов и благодаря этому активация гидролиза связанных с липо-протеинами крови триглицеридов и поступления жирных кислот в клетки жировой ткани;

• стимуляция синтеза триглицеридов;

• подавление распада жира;

• активация окисления кетоновых тел в печени.



Благодаря влиянию на клеточную мембрану инсулин поддерживает высокую внутриклеточную концентрацию ионов калия, что необходимо для обеспечения нормальной в возбудимости клеток.

Широкий спектр метаболических эффектов инсулина в организме свидетельствует о том, что гормон необходим для осуществления функционирования всех тканей, оргаганов и физиологических систем, реализации эмоциональных и поведенческих актов, поддержания гомеостазиса, осуществления механизмов приспособления и защиты организма от неблагоприятных факторов среды.

Недостаток инсулина (относительный дефицит по сравнению с уровнем контринсулярных гормонов, прежде всего глюкагона) приводит к сахарному диабету. Избыток инсулина в крови, например при передозировке, вызывает гипогликемию с резкими нарушениями функций центральной нервной системы, использующей глюкозу как основной источник энергии независимо от инсулина.

Будем рады вашим вопросам и отзывам:

Материалы для размещения и пожелания просим присылать на адрес

Присылая материал для размещения вы соглашаетесь с тем, что все права на него принадлежат вам



При цитировании любой информации обратная ссылка на MedUniver.com — обязательна

Для получения координат авторов статей просьба обращаться к администрации сайта

Вся предоставленная информация подлежит обязательной консультации лечащим врачом

Администрация сохраняет за собой право удалять любую предоставленную пользователем информацию

Источник: http://meduniver.com/Medical/Physiology/88.html

Каково действие инсулина?

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:

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:

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:



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:

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.

В ряде случаев от пациентов можно услышать жалобы на отсутствие у них эффекта от введенного инсулина. Препарат есть в крови, но при этом снижение уровня сахара не наблюдается. Почему такое происходит? Чаще всего потому, что была нарушена техника введения препарата. Подобную ситуацию могут провоцировать:

  • просроченный срок годности инсулина;
  • неправильное хранение препарата;
  • смешивание в одном флаконе и одновременное введение в организм разных типов гормона;
  • попадание в шприц воздуха;
  • нанесение на место предстоящего укола спирта, который разрушает инсулин.

Чтобы препарат оказывал эффективное воздействие, необходимо точно соблюдать инструкции его применения и хранения, дозу инъекции, пользоваться только исправными шприцами или шприц-ручками.

© Copyright 2014–2018, saharvnorme.ru

Копирование материалов сайта возможно без предварительного согласования в случае



установки активной индексируемой ссылки на наш сайт.

Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению. Обязательно проконсультируйтесь с вашим лечащим врачом!

  • О сайте
  • Вопросы эксперту
  • Контакты
  • Рекламодателям
  • Пользовательское соглашение

Источник: http://saharvnorme.ru/lekarstva/dejstvie-insulina.html

Эффекты инсулина

ИНСУЛИН (лат. insula остров, островок) — гормон поджелудочной железы; относится к группе белковопептидных гормонов.

В 1900 г. Л. В. Соболев доказал, что островки Лангерганса поджелудочной железы (см.) являются местом образования вещества, регулирующего углеводный обмен в организме. В 1921 г. Ф. Бантинг и Бест (С. Н. Best) получили экстракт из островковой ткани поджелудочной железы, содержащий инсулин. В 1925 г. И. был получен в кристаллическом виде. В 1955 г. Сенгер (F. Sanger) изучил аминокислотную последовательность и установил структуру И. крупного рогатого скота и свиней.



Относительная молекулярная масса мономера П.— ок. 6000. Молекула И. содержит 51 аминокислоту и состоит из двух цепей; цепь с N-концевым глицином называется А-цепью и состоит из 21 аминокислоты, вторая — B-цепь — состоит из 30 аминокислот. А- и B-цепи соединены дисульфидной связью, целостность к-рой играет большую роль в сохранении биол, активности молекулы И. (формулу см. ниже).

Наиболее близок по аминокислотному составу к И. человека И. свиньи, молекула к-рого отличается всего лишь на одну аминокислоту в B-цепи (вместо треонина в 30-м положении находится аланин).

Содержание

Биосинтез инсулина, регуляция секреции инсулина

И. синтезируется в базофильных инсулоцитах (бета-клетках) островков Лангерганса поджелудочной железы из своего предшественника — проинсулина. Впервые проинсулин был обнаружен Стайнером (D. F. Steiner) в конце 60-х гг. Проинсулин — одноцепочечный полипептид с относительной мол. массой ок., содержит более 80 аминокислот. Проинсулин представляет собой молекулу П., как бы замкнутую пептидом, который был назван соединяющим, или C-пептидом; этот пептид делает молекулу И. биологически неактивной. По иммунол, характеристике проинсулин близок к И. Проинсулин синтезируется на рибосомах инсулоцитов, затем по цистернам цитоплазматической сети молекула проинсулина передвигается к пластинчатому комплексу (комплекс Гольджи), от к-рого отделяются вновь образованные секреторные гранулы, содержащие проинсулин. В секреторных гранулах под действием ферментов от проинсулина отделяется С-пептид и образуется И. Процесс ферментативного превращения проинсулина протекает в. несколько стадий, в результате которых образуется инсулин, промежуточные формы про-инсулина и С-пептид. Все эти вещества обладают разной биол, и иммунной активностью и могут участвовать в регуляции различных видов обмена веществ. Нарушение процессов превращения проинсулина в И. приводит к изменению соотношения этих веществ, появлению анормальных форм И. ив результате этого — к сдвигу в регуляции обмена веществ.

Поступление гормонов в кровь регулируется несколькими механизмами, одним из которых для И. (пусковым сигналом) является повышение содержания глюкозы в крови (см. Гипергликемия); важная роль в регуляции поступления И. принадлежит микроэлементам, гормонам жел.-киш. тракта (в основном секретину), аминокислотам, а также ц. н. с. (см. Гормоны).

Превращение инсулина в организме

При выходе в русло крови часть И. образует комплексы с белками плазмы крови — так наз. связанный инсулин, другая часть остается в форме свободного инсулина. Л. К. Старосельцева и сотр. (1972) установили, что существуют две формы связанного И.: одна форма — комплекс И. с трансферрином, другая — комплекс И. с одним из компонентов альфа-глобулинов сыворотки крови. Свободный и связанный И. отличны друг от друга по биол., иммунным и физ.-хим. свойствам, а также по влиянию на жировую и мышечную ткани, которые являются органами-мишенями и называются инсулинчувствительным и тканями. Свободный И. реагирует с антителами к кристаллическому П., стимулирует поглощение глюкозы мышечной и в какой-то степени жировой тканью. Связанный И. не реагирует с антителами к кристаллическому П., стимулирует поглощение глюкозы жировой тканью и практически не влияет на этот процесс в мышечной ткани. Связанный И. отличается от свободного скоростью метаболизма, поведением в электрофоретическом поле, при гельфильтрации и диализе.



При экстракции сыворотки крови солянокислым этанолом было получено вещество, по биол, эффектам подобное И. Однако это вещество не реагировало с антителами, полученными к кристаллическому П., и поэтому было названо «неподавляемая инсулиноподобная активность плазмы», или «инсулиноподобное вещество». Изучению инсулиноподобной активности придается большое значение; «неподавляемая инсулиноподобная активность плазмы» многими авторами рассматривается как одна из форм И. Благодаря процессам связывания И. с белками сыворотки крови обеспечивается его доставка к тканям. Кроме того, связанный И. является как бы формой хранения гормона в крови и создает резерв активного И. в русле крови. Определенное соотношение свободного и связанного И. обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.

Количество И., циркулирующего в русле крови, определяется не только скоростью секреции, но и скоростью его метаболизма в периферических тканях и органах. Наиболее активно процессы метаболизма И. протекают в печени. Существует несколько предположений о механизме этих процессов в печени; установлено, что имеются два этапа — восстановление дисульфидных мостиков в молекуле инсулина и протеолиз с образованием биологически неактивных пептидных фрагментов и аминокислот. Существует несколько инсулининактивирующих и инсулиндеградирующих ферментных систем, участвующих в метаболизме И. К ним относятся инсулининактивирующая ферментная система [протеиндисульфидная редуктаза (глютатион)] и инсулиндеградирующая ферментная система, к-рая представлена тремя типами протеолитических ферментов. В результате действия протеиндисульфидной редуктазы происходит восстановление — S— S-мостиков и образование А- и B-цепей И. с последующим протеолизом их до отдельных пептидов и аминокислот. Помимо печени, метаболизм И. происходит в мышечной и жировой тканях, почках, плаценте. Скорость процессов метаболизма может служить контролем за уровнем активного И. и играет большую роль в патогенезе сахарного диабета. Период биол, полураспада И. человека — ок. 30 мин.

Биологическое действие инсулина

И. является универсальным анаболическим гормоном. Один из наиболее ярких эффектов И. — его гипогликемическое действие. И. оказывает влияние на все виды обмена веществ: стимулирует транспорт веществ через клеточные мембраны, способствует утилизации глюкозы и образованию гликогена, ингибирует глюконеогенез (см. Гликолиз), тормозит липолиз и активирует липогенез (см. Жировой обмен), повышает интенсивность синтеза белка. И., обеспечивая нормальное окисление глюкозы в цикле Кребса (легкие, мышцы, почки, печень), способствует образованию макроэргических соединений (в частности, АТФ) и поддержанию энергетического баланса клеток. И, необходим для роста и развития организма (действует в синергизме с соматотропный гормоном гипофиза).

Все биол, эффекты И. самостоятельны и независимы друг от друга, однако в физиол, условиях конечный эффект И. складывается из непосредственной стимуляции биосинтетических процессов и одновременного снабжения клеток «строительным» материалом (напр., аминокислотами) и энергией (глюкозой). Многообразные эффекты И. реализуются путем взаимодействия его с рецепторами клеточных мембран и передачи сигнала (информации) в клетку к соответствующим ферментным системам.

Физиол, антагонистом И. в регуляции углеводного обмена и обеспечении оптимального для жизнедеятельности организма уровня глюкозы в крови является глюкагон (см.), а также некоторые другие гормоны (щитовидной железы, надпочечников, соматотропный гормон).



Нарушения в синтезе и секреции инсулина могут быть разного характера и иметь различное происхождение. Так, недостаточность секреции И. приводит к гипергликемии и развитию сахарного диабета (см. Диабет сахарный, этиология и патогенез). Избыточное образование И. наблюдается, напр., при гормонально-активной опухоли, исходящей из бета-клеток панкреатических островков (см. Инсулома), и выражается клинически симптомами гиперинсулинизма (см.).

Методы определения инсулина

Методы определения инсулина условно можно разделить на биологические и радиоиммунные. Биол, методы основаны на стимуляции поглощения глюкозы инсулинчувствительными тканями под действием И. Для биол, метода используется диафрагмальная мышца и эпидидимальная жировая ткань, получаемая от крыс чистых линий. Кристаллический И. или исследуемая сыворотка крови человека и препараты диафрагмальной мышцы или эпидидималыюй жировой ткани (лучше изолированные жировые клетки, полученные из эпидидимальной жировой ткани) в буферном р-ре, содержащем определенную концентрацию глюкозы, помещаются в инкубатор. По степени погло щения глюкозы тканью и соответственно убыли ее из инкубируемой среды рассчитывают содержание И. в крови, используя при этом стандартную кривую.

Свободная форма И. усиливает поглощение глюкозы в основном на диафрагмальной мышце, с к-рой практически не реагирует связанная форма И., поэтому, используя диафрагмальный метод, можно определить количество свободного И. Поглощение глюкозы эпидидимальной жировой тканью стимулируется в основном связанной формой И.; но с жировой тканью частично может реагировать и свободный И., поэтому данные, полученные при инкубации с жировой тканью, можно называть общей инсулинной активностью. Физиол, уровни свободного и связанного И. колеблются в очень широких пределах, что, видимо, связано с индивидуальным типом гормональной регуляции обменных процессов, и могут в среднем составлять в норме 150—200 мкед/мл свободного И. и 250—400 мкед/мл связанного И.

Радиоиммунный метод определения И. основан на конкуренции меченого и немеченого И. в реакции с антителом к И. в анализируемой пробе. Количество радиоактивного И., связанного с антителами, будет обратно пропорционально концентрации И. в анализируемой пробе. Наиболее удачным вариантом радиоиммунного метода оказался метод двойных антител, который условно (схематически) можно представить следующим образом. Антитела против И. получают на морских свинках (так наз. антитела первого порядка) и соединяют их с меченым И. (1251). Полученный комплекс повторно соединяют с антителами второго порядка (полученными от кролика). Это обеспечивает стабильность комплекса и возможность реакции замещения меченого И. на немеченый. В результате этой реакции немеченый И. связывается с антителами, а меченый И. переходит в свободный р-р.

Многочисленные модификации этого метода основаны на этапе отделения меченого И. от комплекса с немеченым И. Метод двойных антител положен в основу приготовления готовых наборов для радиоиммунного метода определения И. (фирмами Англии и Франции).



Препараты инсулина

Для мед. целей И. получают из поджелудочной железы крупного рогатого скота, свиней и китов. Активность И. определяют биол, путем (по способности понижать содержание сахара в крови у здоровых кроликов). За единицу действия (ЕД), или интернациональную единицу (ИЕ), принимают активность 0,04082 мг кристаллического инсулина (стандарта). И. легко соединяется с двухвалентными металлами, особенно с цинком, кобальтом, кадмием, и может образовывать комплексы с полипептидами, в частности с протамином. Это свойство было использовано при создании препаратов И. пролонгированного действия.

По длительности действия различают три типа препаратов И. Препаратом короткого действия (ок. 6 час.) является инсулин отечественного производства (И. крупного рогатого скота и свиней). Препарат средней продолжительности действия (10—12 час.) — суспензия цинк-инсулина аморфного — отечественный препарат, аналогичный зарубежному препарату семиленте. К препаратам длительного действия относятся протамин-цинк-инсулин для инъекций (16—20 час. действия), суспензия инсулин-протамина (18— 24 час.), суспензия цинк-инсулина (до 24 час.), суспензия цинк-инсулина кристаллического (до 30—36 час. действия).

Фармакол, характеристику наиболее употребляемых препаратов И. и формы их выпуска — см. Гормональные препараты, таблица.

Показания и противопоказания

И. является специфическим противодиабетическим средством и применяется в основном при сахарном диабете; абсолютным показанием является наличие кетоацидоза и диабетической комы. Выбор препарата и его дозировка зависят от формы и тяжести течения болезни, возраста и общего состояния больного. Подбор доз и лечение И. проводится под контролем содержания сахара в крови и в моче и наблюдением за состоянием больного. Передозировка И. грозит резким падением содержания сахара в крови, гипогликемической комой. Конкретные показания к применению тех или иных препаратов И. при сахарном диабете у взрослых и детей — см. Диабет сахарный, лечение.

Препараты И. применяются для лечения некоторых психических болезней. В СССР инсулиношоковое лечение шизофрении было применено в 1936 г. А. С. Кронфельдом и Э. Я. Штернбергом. С появлением нейролептиков лечение И. стало методом выбора — см. Шизофрения.



В небольших дозах И. иногда назначают при общем истощении, фурункулезе, рвоте беременных, гепатитах и др.

Все препараты И. пролонгированного действия вводят только под кожу (или внутримышечно). Внутривенно (напр., при диабетической коме) можно вводить только р-р инсулина кристаллического для инъекций. Нельзя вводить суспензии цинк-инсулина (и другие препараты И. пролонгированного действия) в одном шприце с р-ром инсулина для инъекций; в случае необходимости вводят р-р инсулина для инъекций отдельным шприцем.

Противопоказание — аллергия к И.; относительные противопоказания — заболевания, протекающие с гипогликемией. Необходима осторожность при лечении И. больных, у которых наблюдаются коронарная недостаточность и нарушения мозгового кровообращения.

Библиография: Биохимия гормонов и гормональной регуляции, под ред. Н. А. Юдаева, с. 93, М., 1976; Ньюсхолм Э.И Старт К. Регуляция метаболизма, пер. с англ., с. 387 и др., М., 1977; Проблемы медицинской энзимологии, под ред. G. Р. Мардашева, с. 40, М., 1970, библиогр.; Руководство по клинической эндокринологии, под ред. В. Г. Баранова, Л., 1977; Сахарный диабет, под ред. В. Р. Клячко, с. 130, М., 1974; Старосельцева Л. К. Различные формы инсулина в организме и их биологическое значение, в кн.: Совр. вопр, эндокрин., под ред. H. А. Юдаева, в. 4, с. 123, М., 1972; Юдаев Н. А. Биохимия гормональной регуляции обмена веществ, Вестн. АН СССР, JVa 11, с. 29, 1974; Banting F. G., а. В e s t С. H. Internal secretion of pancreas, J. Lab. clin. Med., v. 7, p. 251, 1922; Cerasi E. a. Luft R. Diabetes mellitus — a disorder of cellular information transmission, Horm. metaboi. Res., v. 4, p. 246, 1970, bibliogr.; Insulin, ed. by R. Luft, Gentofte, 1976; Steiner D. F. a, o. Proinsulin and the biosynthesis of insulin, Recent Progr. Hormone Res., v. 25, p. 207, 1969, bibliogr.

Источник: http://xn--90aw5c.xn--c1avg/index.php/%D0%98%D0%9D%D0%A1%D0%A3%D0%9B%D0%98%D0%9D



Биологические эффекты инсулина.

НАРУШЕНИЯ УГЛЕВОДНОГО ОБМЕНА».

Патология углеводного обмена может быть представлена совокупностью нарушений катаболических и анаболических превращений углеводов.

Нарушения катаболизма углеводов:

  1. Нарушение переваривания и всасывания углеводов в кишечнике.
  2. Нарушения функции печени, что ведет к нарушению гликонеогенеза и гликогенолиза и превращения глюкозы в пировиноградную кислоту, катализируемого ферментами гликолиза.
  3. Нарушение катаболизма глюкозы в периферических клетках.

Нарушения анаболизма углеводов проявляются нарушениями синтеза и депонирования гликогена в печени (гликогенез).Нарушения этого процесса отмечаются при гипоксии.

Наиболее частой причиной нарушения углеводного обмена является нарушение нервно-гормональной регуляции.



Существует ряд доказательств того, что нервная система принимает участие в регуляции содержания глюкозы в крови.

Так, Клод Бернар впервые показал, что укол в дно IV желудочка приводит к гипергликемии («сахарный укол»). К увеличению концентрации глюкозы в крови может приводить раздражение серого бугра гипоталамуса, чечевицеобразного ядра и полосатого тела базальных ядер большого мозга. Кеннон наблюдал, что психические перенапряжения, эмоции могут повышать уровень глюкозы в крови. Гипергликемия возникает также при болевых ощущениях, во время приступов эпилепсии и т.д.

Сегодня доказано, что влияние нервной системы на уровень глюкозы в крови опосредуется рядом гормов. Возможны следующие варианты:

  1. ЦНС→ симпатическая нервная система→ мозговое вещество надпочечников→ адреналин→ гипергликемия (укол К.Бернара).
  2. ЦНС→ парасимпатическая нервная система→ островки поджелудочной железы→ инсулин и глюкагон.
  3. ЦНС→ симпатическая нервная система→ мозговое вещество надпочечников→ адреналин→ β-клетки островков поджелудочной железы→ угнетение секреции инсулина.
  4. ЦНС→ гипоталамус→ аденогипофиз→ АКТГ→ глюкокортикоиды→ гипергликемия.

Нарушение гормональной регуляции углеводного обмена может возникать не только при нарушении центральных механизмов регуляции деятельности соответствующих эндокринных желез, но и при патологии самих желез или же при нарушении периферических механизмов действия гормонов.

Гормоны, принимающие участие в регуляции углеводного обмена, разделяют на две группы: инсулин и контринсулярные гормоны.



Контринсулярными называют гормоны, которые по своим биологическим эффектам являются антагонистами инсулина. К ним относятся адреналин, глюкагон, глюкокортикоиды, кортикоторопин, соматотропный гормон, гормоны щитовидной железы.

Ведущим фактором в нарушении гормональной регуляции обмена углеводов является изменение соотношения между активностью инсулина и контринсулярных гормонов. Дефицит инсулина и преоблядание влияния контринсулярных гормонов сопровождается гипергликемией.

В зависимости от чувствительности к инсулину все структуры организма делят на три группы:

  1. Абсолютно зависимые от инсулина. К ним относятся печень, мышцы (скелетные, миокард), жировая ткань.
  2. Абсолютно нечувствительные. Это головной мозг, мозговое вещество надпочечников, эритроциты, семенники.
  3. Относительно чувствительные (все остальные органы и ткани).

Биологические эффекты инсулина.

  1. Гипогликемическое действие. Инсулин уменьшает содержание глюкозы в крови за счет:

а) угнетения процессов, обеспечивающих выход глюкозы из печени в кровь (гликогенолиза и гликонеогенеза);

б) усиленного использования глюкозы инсулинозавивимыми тканями (мышечной, жировой);

2 Анаболическое действие. Инсулин стимулирует липогенез в жировой ткани, гликогенез в печени и биосинтез белков в мышцах.

3. Митогенное действие. В больших дозах инсулин стимулирует пролиферацию клеток in vivo и in vitro.

В зависимости от скорости возникновения эффекты инсулина разделяют на:

  1. Очень быстрые (возникают на протяжении секунд) – изменение мембранного транспорта глюкозы, ионов.
  2. Быстрые (продолжаются минуты) – аллостерическая активация анаболических ферментов и торможение ферментов катаболизма.
  3. Медленные (продолжаются от нескольких минут до нескольких часов) – индукция синтеза анаболических ферментов и репрессия синтеза ферментов катаболизма.
  4. Очень медленные (от нескольких часов до нескольких суток) – митогенное действие.

Под действием адреналина увеличивается содержание глюкозы в крови. В основе этого эффекта лежат следующие механизмы:

  1. Активация гликогенолиза в печени. Она связана с активацией аденилатциклазной системы гепатоцитов и образованием, в конечном итоге, активной формы фосфорилазы.
  2. Активация гликогенолиза в мышцах с последующей активацией глюконеогенеза в печени. При этом молочная кислота, освобождающаяся из мышечной ткани в кровь, идет на образование глюкозы в гепатоцитах.
  3. Угнетение поглощения глюкозы инсулинозависимыми тканями с одновременной активацией липолиза в жировой ткани.
  4. Подавление секреции инсулина β-клетками и стимуляция секреции глюкагона α-клетками островков поджелудочной железы.

Обычно адреналиновая гипергликемия не длительна, однако при опухолях мозгового вещества надпочечников (феохромоцитоме) она более постоянна.

Глюкагон, выделяющийся под влиянием симпатической стимуляции β-адренорецепторов α-клеток панкреатических островков также способствует гипергликемии. В основе этого эффекта лежат следующие механизмы:

  1. Активация гликогенолиза в печени.
  2. Активация глюконеогенеза в гепатоцитах.

Оба механизма являются цАМФ-опосредованными.

К группе контринсулярных гормонов относятся также глюкокортикоиды. Они активируют процессы глюконеогенеза в печени, увеличивая:

а) синтез соответствующих ферментов (влияние на транскрипцию);

б) содержание в крови субстратов глюконеогенеза – амнокислот за счет

усиления протеолиза в мышцах.

Кроме того, Глюкокортикоиды уменьшают поглощение глюкозы инсулинозависимыми тканями.

Кортикотропин действует аналогично глюкокортикоидам, так как стимулируя выделение глюкокортикоидов, усиливает глюконеогенез и тормозит активность гексокиназы.

Повышенная продукция гормона аденогипофиза – соматотропина (гормон роста), например при акромегалии, сопровождается развитием инсулинорезистентности мышц и жировой ткани – они становятся нечувствительными к действию инсулина. Результат этого – гипергликемия.

Гормоны щитовидной железы также участвуют в регуляции углеводного обмена. Известно, что гиперфункция щитовидной железы характеризуется понижением устойчивости организма к углеводам. Тироксин стимулирует всасывание глюкозы в кишках, а также усиливает активность фосфорилазы в печени.

Гипергликемическое действие адреналина продолжается до 10 минут, глюкагона –минут, глюкокортикоидов – от нескольких часов до нескольких суток, соматотропного гормона – недели, месяцы, годы.

При увеличении содержания инсулина развивается гипогликемия, а при уменьшении его концентрации – гипергликемия.

При увеличении содержания контринсулярных гормонов развивается гипергликемия, а при уменьшении – гипогликемия.

О состоянии регуляции углеводного обмена, о способности организма усваивать определенное количество углеводов судят по толерантности куглеводам, которую определяют с помощью глюкозной нагрузки. У здорового человека после приема 50 г глюкозы натощак в течение одного часа уровень глюкозы в крови достигает максимальных цифр, превышая исходный на 50-75% (примерно 8,0-8,8 ммоль/л). К концу второго часа после приема глюкозы уровень ее в крови нормализуется.

Толерантность к углеводам определяет то максимальное количество глюкозы, которое организм может усвоить без появления гликозурии. У человека это составляетг глюкозы, принятой натощак. При пониженной толерантности к углеводам гликозурия развивается и от меньшего количества потребленной глюкозы. В общем, гликозурия появляется тогда, когда уровень глюкозы в крови превышает почечный порог – 8 ммоль/л (по данным некоторых авторов 10 ммоль/л). При большой концентрации глюкозы в крови ферментативные системы, ответственные за процесс реабсорбции глюкозы в почечных канальцах (гексокиназа, фосфатаза), не обеспечивают фосфорилирование всей глюкозы и часть ее выделяется с мочой.

В некоторых случаях гликозурия появляется и без гипергликемии. Это бывает связано с нарушением процесса фосфорилирования глюкозы в почках, например, при введении флоридзина (гликозида из коры фруктовых деревьев), который ингибирует фосфорилирование. При нарушении ферментативных процессов в почках, лежащих в основе реабсорбции глюкозы, развивается почечный диабет.

Гипогликемия – это уменьшение концентрации глюкозы в плазме крови до уровня, который обусловливает появление клинических симптомов, исчезающих после нормализации содержания этого вещества.

Признаки гипогликемии появляются, как правило, при уменьшении содержания глюкозы ниже 4 моль/л.

  1. Уменьшение поступления глюкозы в кровь. Это бывает при голодании, нарушении пищеварения (недостаточность амилолитических ферментов, расстройства всасывания), при наследственных и приобретенных нарушениях гликогенолиза и глюконеогенеза в печени.
  2. Усиленное использование глюкозы на энергетические потребности организма (например, тяжелая физическая работа).
  3. Потеря глюкозы (гликозурия) или использование ее не по назначению (злокачественные опухоли).

Клинические признаки гипогликемии связаны с двумя группами нарушений в организме:

  1. Нарушение снабжения глюкозой головного мозга. В зависимости от степени гипогликемии развиваются такие симптомы, как головная боль, невозможность сосредоточиться, утомляемость, неадекватное поведение, галлюцинации, судороги, гипогликемическая кома.
  2. Активация симпатоадреналовой системы. Этим обусловлены сердцебиение, усиленное потовыделение, дрожь, чувство голода.

Гипогликемическая кома является самым тяжелым следствием гипогликемии и, если вовремя не оказать помощь (введение глюкозы), приводит к смерти. Она характеризуется потерей сознания, выпадением рефлексов, нарушениями жизненно важных функций. Гипогликемическая кома развивается при снижении уровня глюкозы в плазме крови ниже 2,5 ммоль/л.

Гипергликемия – это увеличение содержания глюкозы в плазме крови свыше 6,66 ммоль/л при определении методом Хагедорна-Йенсена.

  1. Увеличение поступления глюкозы в кровь. Это бывает после приема пищи (алиментарная гипергликемия), при усилении гликогенолиза и глюконеогенеза в печени (уменьшение содержания инсулина или увеличение концентрации контринсулярных гормонов).
  2. Нарушение использования глюкозы периферическими тканями. Так, при уменьшении содержания инсулина нарушается поступление и утилизация глюкозы в инсулинозависимых тканях (мышцах, жировой ткани, печени).

Сахарный диабет – это заболевание, возникающее в результате абсолютной или относительной инсулиновой недостаточности, сопровождающееся нарушением обмена веществ, главным образом углеводного.

Сахарный диабет – это болезнь, которая в нелеченном состоянии проявляется хроническим увеличение содержания глюкозы в крови – гипергликемией (определение ВОЗ, 1987).

Сахарный диабет встречается у 1-4% населения.

Основные проявления диабета – гипергликемия, достигающая иногда 25 ммоль/л, гликозурия с содержанием глюкозы в моче доммоль/сут. (г/сут.), полиурия (дол мочи в сутки), полифагия и полидипсия. Характерны также повышение уровня молочной кислоты (лактоцидемия) – свыше 0,8 ммоль/л (норма 0,033-0,78 ммоль/л); липемия –г/л (норма 3,5-8,0 г/л), иногда кетонемия (по определению ацетона) с повышением уровня кетоновых тел до 5200 мкмоль/л (норма меньше 517 мкмоль/л).

Экспериментальные модели сахарного диабета:

  1. Панкреатический сахарный диабет – удаление у собак 9/10 поджелудочной железы (Меринг и Минковский, 1889).
  2. Аллоксановый сахарный диабет – однократное введение животным аллоксана – вещества, избирательно повреждающего β-клетки островков поджелудочной железы.
  3. Стрептозотоциновый сахарный диабет – введение животным антибиотика – стрептозотоцина, избирательно повреждающего β-клетки островков поджелудочной железы.
  4. Дитизоновый сахарный диабет – введение животным дитизона – вещества, связывающего цинк и таким образом нарушающего депонирование и секрецию инсулина.
  5. Иммунный сахарный диабет – введение животным антител против инсулина.
  6. Метагипофизарный сахарный диабет – длительное введение животным гормонов аденогипофиза – соматотропного гормона, АКТГ.
  7. Метастероидный сахарный диабет – длительное введение животным глюкокортикоидов.
  8. Генетические модели сахарного диабета — выведение чистых линий мышей и других животных с наследственно обусловленной формой болезни.

Источник: http://lektsii.org/.html

Инсулин — самый молодой гормон

Строение

Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Всего в зрелом инсулине человека присутствует 51 аминокислота и его молекулярная масса равна 5,7 кДа.

Синтез

Инсулин синтезируется в β-клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, на N-конце которого находится концевая сигнальная последовательность из 23 аминокислот, служащая проводником всей молекулы в полость эндоплазматической сети. Здесь концевая последовательность сразу отщепляется и проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи. На данном этапе в молекуле проинсулина присутствуют А-цепь, В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для «созревания» гормона . По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (31 аминокислота) и формируется готовая молекула инсулина. В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn 2+ .

Схема синтеза инсулина

Регуляция синтеза и секреции

Секреция инсулина происходит постоянно, и около 50% инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи или иными влияниями. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина.

Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает приммоль/л. Особенностью этой стимуляции является двухфазное усиление секреции инсулина:

  • первая фаза длится 5-10 минут и концентрация гормона может 10-кратно возрастать, после чего его количество понижается,
  • вторая фаза начинается примерно через 15 минут от начала гипергликемии и продолжается на протяжении всего ее периода, приводя к увеличению уровня гормона враз.

Чем дольше в крови сохраняется высокая концентрация глюкозы, тем большее число β-клеток подключается к секреции инсулина.

Стимуляция синтеза инсулина происходит от момента проникновения глюкозы в клетку до трансляции инсулиновой мРНК. Она регулируется повышением транскрипции гена инсулина, повышением стабильности инсулиновой мРНК и увеличением трансляции инсулиновой мРНК.

Стимуляция секреции инсулина

1. После проникновения глюкозы в β-клетки (через ГлюТ-1 и ГлюТ-2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе),

2. Далее глюкоза аэробно окисляется, при этом скорость окисления глюкозы линейно зависит от ее количества,

3. В результате нарабатывается АТФ, количество которого также прямо зависит от концентрации глюкозы в крови,

4. Накопление АТФ стимулирует закрытие ионных K + -каналов, что приводит к деполяризации мембраны,

5. Деполяризация мембраны приводит к открытию потенциал-зависимых Ca 2+ -каналов и притоку ионов Ca 2+ в клетку,

6. Поступающие ионы Ca 2+ активируют фосфолипазу C и запускают кальций-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием ДАГ и инозитол-трифосфата,

7. Появление инозитол-трифосфата в цитозоле открывает Ca 2+ -каналы в эндоплазматической сети, что ускоряет накопление ионов Ca 2+ в цитозоле,

8. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca 2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу,

9. Далее происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn 2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток.

Схема внутриклеточной регуляции синтеза инсулина при участии глюкозы

Описанный ведущий механизм может корректироваться в ту или иную сторону под действием ряда других факторов, таких как аминокислоты, жирные кислоты, гормоны ЖКТ и других гормоны, нервная регуляция .

Из аминокислот на секрецию гормона наиболее значительно влияют лизин и аргинин. Но сами по себе они почти не стимулируют секрецию, их эффект зависит от наличия гипергликемии, т.е. аминокислоты только потенциируют действие глюкозы.

Свободные жирные кислоты также являются факторами, стимулирующими секрецию инсулина, но тоже только в присутствии глюкозы. При гипогликемии они оказывают обратный эффект, подавляя экспрессию гена инсулина.

Логичной является положительная чувствительность секреции инсулина к действию гормонов желудочно-кишечного тракта – инкретинов (энтероглюкагона и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида), холецистокинина, секретина, гастрина, желудочного ингибирующего полипептида.

Клинически важным и в какой-то мере опасным является усиление секреции инсулина при длительном воздействии соматотропного гормона, АКТГ и глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов. При этом возрастает риск истощения β-клеток, уменьшение синтеза инсулина и возникновение инсулинзависимого сахарного диабета. Такое может наблюдаться при использовании указанных гормонов в терапии или при патологиях, связанных с их гиперфункцией.

Нервная регуляция β-клеток поджелудочной железы включает адренергическую и холинергическую регуляцию. Любые стрессы (эмоциональные и/или физические нагрузки, гипоксия, переохлаждение, травмы, ожоги) повышают активность симпатической нервной системы и подавляют секрецию инсулина за счет активации α2-адренорецепторов. С другой стороны, стимуляция β2-адренорецепторов приводит к усилению секреции.

Также выделение инсулина контролируется n.vagus, в свою очередь находящегося под контролем гипоталамуса, чувствительного к концентрации глюкозы крови.

Мишени

К органам-мишеням инсулина можно отнести все ткани, имеющие к нему рецепторы. Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках, кроме нервных, но в разном количестве. Наибольшая их концентрация наблюдается на мембране гепатоцитов (тыс на клетку) и адипоцитов (около 50 тыс на клетку), клетка скелетной мышцы имеет около 10 тысяч рецепторов, а эритроциты — только 40 рецепторов на клетку.

Нервные клетки не имеют рецепторов к инсулину, который просто не проникает через βбарьер.

Механизм действия

Рецептор инсулина представляет собой гликопротеин, построенный из двух димеров, каждый из которых состоит из α- и β-субъединиц, (αβ)2. Обе субъединицы кодируются одним геном 19 хромосомы и формируются в результате частичного протеолиза единого предшественника. Период полужизни рецептора составляет 7-12 часов.

При связывании инсулина с рецептором изменяется конформация рецептора и они связываются друг с другом, образуя микроагрегаты.

Связывание инсулина с рецептором инициирует ферментативный каскад реакций фосфорилирования . Первым делом аутофосфорилируются тирозиновые остатки на внутриклеточном домене самого рецептора. Это активирует рецептор и ведет к фосфорилированию остатков серина на особом белке, называемом субстрат инсулинового рецептора (СИР, или чаще IRS от англ. insulin receptor substrate). Таких IRS выделяют четыре типа – IRS‑1, IRS‑2, IRS‑3, IRS‑4. Также к субстратам инсулинового рецептора относят белки Grb-1 и Shc, которые отличаются от IRS аминокислотной последовательностью.

Два механизма реализации эффектов инсулина

Дальнейшие события разделяются по двум направлениям:

1. Реакции, связанные с активностью ферментов MAP-киназ – в целом управляют активностью хроматина.

2. Процессы, связанные с активацией фосфоинозитол-3-киназы – в основном контролируют метаболические реакции. Сюда же относятся процессы, которые регулируют активность глюкозных транспортеров и поглощение глюкозы клетками.

Тем не менее, такое подразделение условно , так как в клетке присутствуют ферменты, чувствительные к активации и того и другого каскадного пути.

Реакции, связанные с активностью фосфатидилинозитол-3-киназы

После активации IRS-белок и целый ряд вспомогательных белков способствуют закреплению на мембране гетеродимерного фермента фосфоинозитол-3-киназы , содержащего регуляторную p85 (название произошло от ММ белка 85 кДа) и каталитическую p110 субъединицы. Эта киназа фосфорилирует мембранные фосфатидилинозитолфосфаты по 3-му положению до фосфатидилинозитол-3,4-дифосфата (PIP2) и до фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфата (PIP3). Считается, что PIP3 может выступать в качестве мембранного якоря для других элементов при действии инсулина.

Действие фосфатидилинозитол-3-киназы на фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат

После образования указанных фосфолипидов происходит активация протеинкиназы PDK1 (3-phosphoinositide dependent protein kinase-1), которая вместе с ДНК-протеинкиназой (DNA-PK, англ. DNA-dependent protein kinase, DNA-PK) дважды фосфорилирует протеинкиназу B (также часто называемую AKT1 , англ. RAC-alpha serine/threonine-protein kinase), которая прикрепляется к мембране благодаря PIP3.

Фосфорилирование активирует протеинкиназу В (АКТ1) , она покидает мембрану и перемещается в цитоплазму и ядро клетки, где фосфорилирует многочисленные белки-мишени (более 100 штук), которые обеспечивают дальнейший клеточный ответ:

Фосфоинозитольный механизм действия инсулина
  • в частности, именно действие протеинкиназы В (АКТ1) приводит к перемещению глюкозных транспортеров ГлюТ-4 на клеточную мембрану и к поглощению глюкозы миоцитами и адипоцитами.
  • также, например, активная протеинкиназа В (АКТ1) фосфорилирует и активирует фосфодиэстеразу (ФДЭ), гидролизующую цАМФ до АМФ, в результате чего концентрация цАМФ в клетках-мишенях снижается . Поскольку при участии цАМФ активируется протеинкиназа А, стимулирующая ТАГ-липазу и фосфорилазу гликогена , то в результате действия инсулина в адипоцитах происходит подавление липолиза , а в печени – остановка гликогенолиза .
Реакции активации фосфодиэстеразы
  • еще одним примером является действие протеинкиназы В (AKT) на киназу гликогенсинтазы. Фосфорилирование этой киназы инактивирует ее. В результате она не в состоянии действовать на гликогенсинтазу, фосфорилировать и инактивировать ее. Таким образом, влияние инсулина приводит к удержанию гликогенсинтазы в активной форме и к синтезу гликогена.

Реакции, связанные с активацией MAP-киназного пути

В самом начале развертывания этого пути в действие вступает белок Shc (англ. Src (homology 2 domain containing) transforming protein 1), связывающийся с активированным (аутофосфорилированным) инсулиновым рецептором. Далее Shc-белок взаимодействует с Grb-белком (англ. growth factor receptor bound protein) и вынуждает его присоединиться к рецептору.

Также в мембране постоянно присутствует белок Ras , который в спокойном состоянии связан с ГДФ. Поблизости из Ras-белка находятся «вспомогательные» белки – GEF (англ. GTF exchange factor) и SOS (англ. son of sevenless) и белок GAP (англ. GTPase activating factor).

Формирование комплекса белков Shc-Grb активирует группу GEF-SOS-GAP и приводит к замене ГДФ на ГТФ в составе Ras-белка , его активации (комплекс Ras-ГТФ ) и передаче сигнала на протеинкиназу Raf-1 .

При активации протеинкиназы Raf-1 происходит ее присоединение к плазматической мембране, фосфорилирование дополнительными киназами по остаткам тирозина, серина и треонина, а также одновременное взаимодействие с рецептором инсулина.

Далее активированная Raf-1 фосфорилирует (активирует) киназу белка MAPK (англ. mitogen-activated protein kinase, также она называется MEK , англ. MAPK/ERK kinase), которая фосфорилирует фермент МАPК (или иначе ERK, англ. extracellular signal-regulated kinase). После активации МАPК напрямую или через дополнительные киназы
  • фосфорилирует белки цитоплазмы, например, фосфолипазу А2 , вызывая появление арахидоновой кислоты и ее эффекты, или рибосомальную киназу , активируя процесс трансляции,
  • активирует протеинфосфатазы , приводя к дефосфорилированию многих ферментов. Так, например, активируемая в RAS-MAP-пути протеинкиназа pp90S6 фосфорилирует протеинфосфатазу, связанную с гранулами гликогена . После этого уже активная протеинфосфатаза дефосфорилирует и активирует гликогенсинтазу , дефосфорилирует и инактивирует киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу , прекращая гликогенолиз.
  • передает инсулиновый сигнал в ядро, МАPК самостоятельно фосфорилирует и активирует ряд факторов транскрипции, обеспечивая считывание определенных генов, важных для деления и других клеточных ответов.
MAP-зависимый путь реализации эффектов инсулина

Одним из белков, связанных с этим механизмом, является транскрипционный фактор CREB (англ. cAMP response element-binding protein). В неактивном состоянии фактор дефосфорилирован и не влияет на транскрипцию. При действии активирующих сигналов фактор связывается с определенными CRE- последовательностями ДНК (англ. cAMP-response elements), усиливая или ослабляя считывание информации с ДНК и ее реализацию. Кроме MAP-киназного пути фактор чувствителен к сигнальным путям, связанным с протеинкиназой А и кальций-кальмодулином.

В итоге инициация MAP-киназного пути преимущественно приводит к регуляции экспрессии разнообразных инсулин-зависимых генов, к клеточной пролиферации и клеточному росту .

Скорость эффектов действия инсулина

Биологические эффекты инсулина подразделяются по скорости развития:

Очень быстрые эффекты (секунды)

Эти эффекты связаны с изменением трансмембранных транспортов :

1. Активации Na + /K + -АТФазы , что вызывает выход ионов Na + и вход в клетку ионов K + , что ведет к гиперполяризации мембран чувствительных к инсулину клеток (кроме гепатоцитов).

2. Активация Na + /H + -обменника на цитоплазматической мембране многих клеток и выход из клетки ионов H + в обмен на ионы Na + . Такое влияние имеет значение в патогенезе артериальной гипертензии при сахарном диабете 2 типа.

3. Угнетение мембранной Ca 2+ -АТФазы приводит к задержке ионов Ca 2+ в цитозоле клетки.

4. Выход на мембрану миоцитов и адипоцитов переносчиков глюкозы ГлюТ-4 и увеличение враз объема транспорта глюкозы в клетку.

Быстрые эффекты (минуты)

Быстрые эффекты заключаются в изменении скоростей фосфорилирования и дефосфорилирования метаболических ферментов и регуляторных белков. В результате возрастает активность

  • гликогенсинтазы ( запасание гликогена ),
  • глюкокиназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы ( гликолиз ),
  • пируватдегидрогеназы ( получение ацетил-SКоА ),
  • ГМГ-SКоА-редуктазы ( синтез холестерина ),
  • ацетил-SКоА-карбоксилазы ( синтез жирных кислот ),
  • глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы ( пентозофосфатный путь ),
  • фосфодиэстеразы (прекращение эффектов мобилизующих гормонов адреналина, глюкагона и др).

Медленные эффекты (минуты-часы)

Медленные эффекты заключаются в изменении скорости транскрипции генов белков, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток:

1. Индукция синтеза ферментов

  • глюкокиназы и пируваткиназы ( гликолиз ),
  • АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы ( синтез жирных кислот ),
  • глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы ( пентозофосфатный путь ),

2. Репрессия синтеза мРНК, например, для ФЕП-карбоксикиназы ( глюконегогенез ).

3. Повышает фосфорилирование по серину рибосомального белка S6, что поддерживает процессы трансляции.

Очень медленные эффекты (часы-сутки)

Очень медленные эффекты реализуют митогенез и размножение клеток. Например, к этим эффектам относится

1. Повышение в печени синтеза соматомедина, зависимого от гормона роста.

2. Увеличение роста и пролиферации клеток в синергизме с соматомедином.

3. Переход клетки из G1-фазы в S-фазу клеточного цикла.

Патология

Гипофункция

Вы можете спросить или оставить свое мнение.

Источник: http://biokhimija.ru/gormony/insulin.html