Insulin (von lat. insula „Insel“) ist ein Polypeptidhormon der Bauchspeicheldrüse, dessen Aufgabe es ist, die Körperzellen mit Energie zu versorgen. Der Ort der Insulinsynthese liegt in den Langerhans-Inseln der Bauchspeicheldrüse, ihren Betazellen. Insulin ist am Stoffwechsel aller Gewebezellen beteiligt, obwohl es auf Haush altsebene nur mit Diabetes in Verbindung gebracht wird.
Allgemeine Informationen
Insulin ist heute in seiner Struktur ausreichend untersucht. Der Zusammenhang des Hormons mit dem Stoffwechsel von Proteinen, die bei Diabetikern in unzureichender Menge produziert werden, wird aufgedeckt, was zu vorzeitigem Zellverschleiß führt. Die Rolle von Insulin bei der Proteinsynthese besteht darin, die Aufnahme von Aminosäuren aus dem Blut durch die Zellen zu erhöhen und daraus dann Proteine herzustellen.
Außerdem ist es Insulin, das den Abbau von Proteinen in Zellen hemmt. Insulin beeinflusst auch die Lipide so, dass bei seinem Mangel Azidose und Atherosklerose entstehen. Warum bindenInsulin mit Zellenergie? Denn bei einer herzhaften Mahlzeit steigt die Insulinsynthese deutlich an, Zucker wird in die Zellen transportiert und sie speichern Energie. Gleichzeitig sinkt der Glukosespiegel im Blut - dies ist die Haupteigenschaft von Insulin. Bei einem Überschuss an Glukose wandelt Insulin diese in Glykogen um, das sich in Leber und Muskeln ansammelt. Es wird benötigt, wenn andere Energiequellen erschöpft sind. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Insulin- und der Glykogensynthese. Und wenn viel Glykogen vorhanden ist, wird Zucker in Fett umgewandelt (4 Fettmoleküle werden aus 1 Zuckermolekül gewonnen) - es lagert sich an den Seiten ab.
Discovery-Verlauf
Im Jahr 1869 bemerkte ein sehr junger, 22-jähriger Medizinstudent Paul Langerhans in Berlin, als er die Bauchspeicheldrüse unter einem Mikroskop untersuchte, Gruppen von Zellen, die über die Drüse verstreut waren und später Langerhans-Inseln genannt wurden.
Ihre Rolle war zunächst unklar. Später stellte E. Lagus fest, dass diese Zellen an der Verdauung beteiligt sind. 1889 widersprach der deutsche Physiologe Oskar Minkowski und entfernte zum Beweis einem Versuchshund die Bauchspeicheldrüse.
Laborassistentin Minkowski ist aufgefallen, dass der Urin eines operierten Hundes viele Fliegen anzieht. Bei ihren Recherchen wurde Zucker gefunden. Dies war die erste Erfahrung, die die Bauchspeicheldrüse mit Diabetes in Verbindung brachte.
Im Jahr 1900 bewies der russische Wissenschaftler Leonid Wassiljewitsch Sobolev (1876-1919) aus dem Labor von I. P. Pavlov experimentell, dass die Langerhans-Inseln am Kohlenhydratstoffwechsel beteiligt sind.
Die Struktur des Hormons
Humaninsulin ist ein Protein mit einem Molekulargewicht von 5808, bestehend ausaus 51 Aminosäuren, die in 2 Peptidketten verbunden sind: A - enthält 21, Kette B - 30 Aminosäuren.
Ihre Bindung wird durch 2 Disulfidbindungen gestützt. Wenn diese Brücken zerstört werden, wird das Hormon inaktiviert. Es ist wie jedes gewöhnliche Protein in B-Zellen aufgebaut.
Einige Tiere haben Insulin, dessen Struktur dem des Menschen ähnlich ist. Dies ermöglichte die Herstellung von synthetischem Insulin zur Behandlung von Diabetes. Das am häufigsten verwendete ist Schweineinsulin, das sich von Humaninsulin nur in einer Aminosäure unterscheidet.
Bovine - unterscheidet sich durch 3 Aminosäuren. Die Bestimmung der genauen Sequenz aller Aminosäuren in der Zusammensetzung von Insulin wurde von dem englischen Mikrobiologen Frederick Sanger vorgenommen. Für diese Entschlüsselung erhielt er 1958 den Nobelpreis für Chemie.
Ein bisschen mehr Geschichte
Die Isolierung von Insulin für den praktischen Gebrauch wurde 1923 von den Wissenschaftlern F. Banting und Best von der University of Toronto durchgeführt, die auch den Nobelpreis erhielten. Es ist bekannt, dass Banting der Theorie von Sobolev voll und ganz zustimmte.
Ein bisschen Anatomie
Die Bauchspeicheldrüse ist einzigartig in ihrer Struktur. Dies bedeutet, dass es sich sowohl um eine endokrine als auch um eine exokrine Drüse handelt. Seine Exofunktion liegt in der Teilnahme an der Verdauung. Es produziert wertvolle Verdauungsenzyme - Proteasen, Amylasen und Lipasen, die durch die Kanäle in seine Höhle ausgeschieden werden. Der exokrine Teil nimmt 95% der gesamten Fläche der Drüse ein.
Und nur 5% fallen auf die Langerhanser Inseln. Dies weist auf die Kraft der Drüse und ihre enorme Arbeit im Körper hin. Inselchen sind entlang des gesamten Umfangs lokalisiert. 5 % sind Millionen von Inseln, obwohl ihre Gesamtmasse nur 2 g beträgt.
Jedes Inselchen enthält die Zellen A, B, D, PP. Sie alle produzieren ihre Verbindungen, die am Austausch von BJU aus ankommenden Lebensmitteln beteiligt sind. Die Insulinsynthese findet in B-Zellen statt.
Wie es passiert
Der detaillierte Prozess zur Herstellung von Insulin ist heute nicht genau etabliert. Aus diesem Grund wird Diabetes als unheilbare Pathologie eingestuft. Durch die Aufklärung des Mechanismus der Insulinbildung wird es möglich, den Diabetes zu kontrollieren, indem zunächst der Prozess der Insulinsynthese beeinflusst wird.
Die Komplexität des mehrstufigen Prozesses. Dabei treten mehrere Stoffumwandlungen auf, wodurch inaktives Insulin aktiv wird. Vereinfachtes Schema: Vorläufer - Präproinsulin - Proinsulin - aktives Insulin.
Synthese
Insulinsynthese in einer Zelle sieht vereinfacht so aus:
- Beta-Zellen bilden eine Insulinsubstanz, die zum Golgi-Apparat der Zelle geleitet wird. Hier wird es weiterverarbeitet.
- Der Golgi-Komplex ist eine solche Struktur der Zellmembran, die die notwendigen Verbindungen ansammelt, synthetisiert und dann durch die Membran entfernt.
- Die Transformation aller Stadien führt zum Auftreten eines leistungsfähigen Hormons.
- Insulin ist jetzt in einem speziellen sekretorischen Granulat verpackt. Gelagert bis Bedarf und Reifung. Das Granulat speichert auch C-Peptid, Zinkionen, Amylin und Proinsulinreste. Synthese und Sekretion von Insulin beginnen während der Mahlzeiten:Verdauungsenzyme gelangen, das fertig präparierte Körnchen verschmilzt mit der Zellmembran und sein Inh alt wird vollständig aus der Zelle ins Blut gepresst.
- Wenn sich eine Hyperglykämie entwickelt, ist Insulin bereits unterwegs - es wird freigesetzt und beginnt zu wirken. Es sickert in die Kapillaren der Bauchspeicheldrüse, von denen es viele gibt, sie dringen durch und durch in die Drüse ein.
Die Insulinsynthese wird durch das Glukosesensorsystem der Betazellen reguliert. Es reguliert vollständig das Gleichgewicht zwischen Zuckeraufnahme und Insulinproduktion.
Zusammenfassung: Die Insulinsynthese im Körper wird während einer Hyperglykämie aktiviert. Aber Insulin steigt nur mit den Mahlzeiten an, wird aber rund um die Uhr produziert.
Nicht nur Glukose reguliert die Synthese und Ausschüttung von Insulin. Während der Mahlzeiten finden auch zusätzliche Reize statt: in der Nahrung enth altene Proteine (Aminosäuren Leucin und Arginin), Östrogene und Cholecystokinin, K-, Ca-Ionen, Fettsäuren aus Fetten. Eine Abnahme der Insulinsekretion wird mit einem Anstieg des Insulinantagonisten Glucagon im Blut festgestellt. Es wird in denselben Pankreasinseln produziert, jedoch in Alphazellen. Die Rolle von Glucagon beim Abbau und Verbrauch von Glykogen. Letzteres wird dann in Glukose umgewandelt. Mit der Zeit (mit zunehmendem Alter) nimmt die Stärke und Aktivität der Pankreasinseln ab, was sich nach 40 Jahren bemerkbar macht.
Ein Mangel an Insulinsynthese verursacht irreversible Veränderungen in vielen Organen und Systemen. Die Insulinrate im Blut eines Erwachsenen beträgt 3-25 μU / ml, nach 58-60 Jahren - 7-36 μU / ml. Außerdem ist Insulin bei Schwangeren immer erhöht.
Neben der RegulierungHyperglykämie hat Insulin eine anabole und antikatabole Funktion. Mit anderen Worten, beide Prozesse sind am Stoffwechsel beteiligt. Einer von ihnen aktiviert, der andere hemmt den Stoffwechselprozess. Ihre Konsistenz ermöglicht es Ihnen, die Konstanz der Homöostase des Körpers aufrechtzuerh alten.
Funktionen von Insulin
Insulin bildet einige der Fermentationsmechanismen in Zellen und unterstützt den Stoffwechsel. Wenn es freigesetzt wird, erhöht es die Aufnahme und Verwendung von Glukose durch Gewebe, seine Speicherung durch Muskeln und Leber und Fettgewebe.
Sein Hauptzweck ist es, eine Normoglykämie zu erreichen. Dazu muss Glukose irgendwo verteilt werden, also erhöht Insulin die Fähigkeit der Zellen, Glukose aufzunehmen, aktiviert Enzyme für ihre Glykolyse, erhöht die Intensität der Glykogensynthese, die in die Leber und Muskeln geht, reduziert die Glukoneogenese in der Leber, in welche Glukosespeicher in der Leber abnehmen.
Anabole Funktionen
Anabole Funktionen umfassen:
- Steigerung der Fähigkeit von Zellen, Aminosäuren (Leucin und Valin) einzufangen.
- Erhöhung der Versorgung der Zellen mit Mineralien - K, Ca, Mg, P.
- Aktivierung der Proteinsynthese und DNA-Duplikation.
- Beteiligung an der Bildung von Estern (Veresterung) aus Fettsäuren, die für das Auftreten von Triglyceriden notwendig sind. Antikatabole Funktion.
- Reduzierung des Abbaus von Proteinen durch Blockierung des Prozesses ihrer Zersetzung zu Aminosäuren (Hydrolyse).
- Reduktion des Lipidabbaus (Lipolyse, die normalerweise Fettsäuren ins Blut freisetzt).
Elimination (Entfernung) von Insulin
Dieser Prozess findet in der Leber und den Nieren statt. Mehr als die Hälfte davon wird über die Leber ausgeschieden. Hier gibt es ein spezielles Enzym - Insulinase, das Insulin inaktiviert, indem es seine strukturellen Bindungen zu Aminosäuren zerstört. 35 % des Insulins werden in den Nieren abgebaut. Dieser Vorgang findet in den Lysosomen des Epithels der Nierentubuli statt.
Insulin kann die Produktion erhöhen oder verringern. Es tritt in verschiedenen Pathologien auf. Wenn solche Verletzungen andauern, entwickeln sich irreversible Veränderungen in den lebenswichtigen Systemen des Körpers.
Wechselwirkung zwischen Glukose und Insulin
Glukose ist eine allgegenwärtige Verbindung im Körpergewebe. Fast alle Kohlenhydrate, die mit der Nahrung kommen, werden in sie umgewandelt. Die wichtigste Eigenschaft von Glukose ist es, als Energiequelle zu dienen, vor allem Muskeln und Gehirn merken ihren Mangel sofort.
Damit in den Zellen kein Glukosemangel herrscht, wird Insulin benötigt. Es fungiert als Schlüssel für Zellen. Ohne sie kann Glukose nicht in die Zellen gelangen, egal wie viel Zucker Sie essen. Auf der Oberfläche der Zellen befinden sich spezielle Eiweißrezeptoren für die Insulinbindung.
Das Hormon wird besonders von Myozyten und Adipozyten (Fettzellen) geliebt, und sie werden als insulinabhängig bezeichnet. Sie machen fast 70 % aller Zellen aus. Die Prozesse der Atmung, des Blutkreislaufs und der Bewegung werden von ihnen bereitgestellt. Beispielsweise funktioniert ein Muskel ohne Insulin nicht.
Biochemie der Insulinneutralisation von Glukose
Auch ein vielschichtiger Prozess, der sich in Etappen entwickelt. Proteine sind die ersten, die sofort aktiviert werden - Transporter, deren Aufgabe es ist, Glukosemoleküle einzufangen und durch die Membran zu transportieren.
Die Zelle ist mit Zucker gesättigt. Ein Teil der Glukose wird zu den Hepatozyten geleitet, wo sie in Glykogen umgewandelt wird. Seine Moleküle gehen bereits zu anderen Geweben. Was verursacht Insulinmangel im Körper.
Ein Mangel an Insulinsynthese verursacht Typ-1-Diabetes. Wenn die Produktion des Hormons ausreichend ist, die Zellen aber aufgrund des Auftretens einer Insulinresistenz in ihnen nicht darauf ansprechen, entwickelt sich Typ-2-Diabetes.
Klassifizierung von Insulinpräparaten
Sie sind kombiniert und Einzelarten. Letztere enth alten einen Extrakt aus der Bauchspeicheldrüse eines Tieres.
Combined - kombiniert Extrakte aus den Drüsen verschiedener Tierarten. Heute fast nie benutzt.
Nach Herkunft oder Art wird Insulin von Menschen und Schweinen, Rindern oder Walen verwendet. Sie unterscheiden sich in einigen Aminosäuren. Am meisten bevorzugt nach Menschenfleisch ist Schweinefleisch, es unterscheidet sich nur in einer Aminosäure.
In Russland wird kein Insulin von Rindern verwendet (es unterscheidet sich durch 3 Aminosäuren).
Je nach Reinigungsgrad kann Insulin traditionell sein (enthält Verunreinigungen anderer Pankreashormone), Monopeak (MP) - zusätzlich auf dem Gel gefiltert, Verunreinigungen darin sind nicht mehr als 1•10−3, Monokomponente (MK) - in aufsteigender Reihenfolge. Die letzte ist die reinste - 99 % Reinigung (1•10−6 Verunreinigungen).
Insulin unterscheidet sich auch in Beginn, Spitze und Dauer der Wirkung - es kann ultrakurz, kurz, mittel und seinverlängert - lang und extra lang. Die Wahl liegt beim Arzt.
Wie man Insulin auffüllt
Chirurgische und physische Genesungsmethoden wurden bisher nicht entwickelt. Es ist möglich, Insulin nur in Injektionen zu verwenden. PSSP können auch eine erschöpfte Bauchspeicheldrüse unterstützen - sie reduzieren Hyperglykämie. Manchmal kann die Insulintherapie durch eine HRT ergänzt werden - das sind medikamentöse Methoden.
Aber improvisierte Möglichkeiten, die Insulinproduktion zu beeinflussen, gibt es genug: Eine Diät mit reduzierter Kohlenhydratmenge, die eine Fragmentierung der Ernährung und gleichzeitiges Essen impliziert, die Häufigkeit der Einnahme beträgt 5-6 mal a Tag. Es ist nützlich, Gewürze zu verwenden, einfache Kohlenhydrate zu vermeiden und auf komplexe Kohlenhydrate mit niedrigem GI umzusteigen, die Ballaststoffe in der Ernährung zu erhöhen, grünen Tee und mehr Meeresfrüchte, richtiges Protein und Kräutermedizin. Aerobic-Übungen und andere moderate körperliche Aktivitäten werden empfohlen, und dies ist eine Abkehr von Hypodynamie, Fettleibigkeit, denn wie Sie wissen, helfen körperliche Übungen, viele Probleme zu vermeiden.
