Синтез инсулина

Синтез инсулина индуцируется в организме во время еды. Инсулин - это гормон, который заставляет клетки поглощать глюкозу через клеточную мембрану. Снижение синтеза инсулина приводит к повышению уровня сахара в крови.

Что такое синтез инсулина?

Инсулин - единственный гормон в организме, который может снизить уровень сахара в крови. Синтез инсулина всегда необходим, когда углеводы поступают с пищей. Синтез инсулина происходит в клетках Лангерганса поджелудочной железы.

Если вырабатывается слишком мало инсулина, уровень сахара в крови повышается, поскольку глюкоза больше не транспортируется в клетки. Чрезмерный синтез инсулина приводит к низкому уровню сахара в крови (гипогликемии) с муками голода, возбуждением и угрозой повреждения нервов.

Синтез инсулина происходит через определенные промежутки времени и всегда стимулируется приемом пищи. Если потребление углеводов снижается, например, из-за голодания, уровень сахара в крови падает. Образуется больше глюкагона, чем антагониста инсулина. Глюкагон увеличивает уровень сахара в крови за счет глюконеогенеза. В результате снижается секреция инсулина и ограничивается его синтез.

В целом синтез инсулина является частью сложного регулирующего механизма, поддерживающего постоянный уровень сахара в крови.

Функция и задача

Инсулин обеспечивает организм энергией и строительными материалами. Инсулин оказывает анаболическое действие на обмен веществ. Производство инсулина включает как синтез инсулина, так и секрецию инсулина.

Инсулин вырабатывается и хранится в островковых клетках Лангерганса поджелудочной железы. Когда уровень сахара в крови повышается, глюкоза попадает в бета-клетки островков Лангерганса через пузырьки, которые немедленно высвобождают накопленный инсулин. При этом стимулируется синтез инсулина.

Сначала на рибосомах образуется неактивная молекула препроинсулина, состоящая из 110 аминокислот. Этот препроинсулин состоит из сигнальной последовательности из 24 аминокислот, цепи B из 30 аминокислот, двух дополнительных аминокислот и цепи C из 31 аминокислоты, еще двух аминокислот и цепи A из 21 аминокислоты.

После образования вытянутая молекула сворачивается за счет образования трех дисульфидных мостиков. Два дисульфидных мостика соединяют цепи A и B. Третья дисульфидная группа находится внутри А-цепи. Препроинсулин изначально находится в эндоплазматическом ретикулуме. Оттуда он транспортируется через мембрану в аппарат Гольджи.

Во время прохождения ЭР через мембрану отщепляется сигнальный пептид, который затем остается в цистернах эндоплазматического ретикулума. После расщепления сигнальной последовательности образуется проинсулин, содержащий 84 аминокислоты. После того, как он был включен в аппарат Гольджи, он хранится там.

Если есть стимул для высвобождения, C-цепь отщепляется под действием определенных пептидаз. Теперь образуется инсулин, который состоит из А-цепи и В-цепи. Две цепи связаны только двумя дисульфидными мостиками. Третья дисульфидная группа расположена в цепи А для стабилизации молекулы.

Затем инсулин сохраняется в везикулах аппарата Гольджи в форме комплексов цинк-инсулин. Образуются гексамеры, стабилизирующие структуру инсулина. Высвобождение инсулина запускается определенными стимулами. Повышение уровня сахара в крови - главный пусковой стимул. Но наличие различных аминокислот, жирных кислот и гормонов также оказывает стимулирующее действие на высвобождение инсулина.

Триггерные гормоны включают секретин, гастрин, GLP-1 и GIP. Эти гормоны всегда образуются во время еды. После приема внутрь секреция инсулина происходит в две фазы. В первой фазе накопленный инсулин высвобождается, а во второй фазе он повторно синтезируется. Вторая фаза не завершается, пока не закончится гипергликемия.

Болезни и недуги

При нарушении синтеза инсулина уровень сахара в крови повышается. Хронический дефицит инсулина называется сахарным диабетом. Существует два типа диабета: диабет I типа и диабет II типа.

Диабет I типа - это абсолютный недостаток инсулина. Если островковые клетки Лангерганса отсутствуют или из-за заболевания, вырабатывается слишком мало инсулина или он не вырабатывается. Возможные причины - сильное воспаление поджелудочной железы или аутоиммунные заболевания. При этой форме диабета уровень сахара в крови чрезвычайно высок. Без замены инсулина болезнь приводит к смерти.

Диабет II типа вызван относительной нехваткой инсулина. При этом вырабатывается достаточно инсулина, и секреция инсулина даже увеличивается. Однако инсулинорезистентность увеличивается, потому что эффективность инсулина снижается из-за отсутствия рецепторов. Поджелудочная железа должна вырабатывать больше инсулина для достижения тех же эффектов. Этот повышенный синтез инсулина приводит к истощению островков Лангерганса в долгосрочной перспективе. Развивается сахарный диабет II типа.

В контексте нарушения гормональной регуляции также может возникнуть повышенный уровень сахара в крови. С повышенной активностью кортизола больше глюкозы производится из аминокислот в результате глюконеогенеза. В результате синтез инсулина постоянно стимулируется, чтобы снова снизить уровень сахара в крови. Избыточная глюкоза транспортируется в жировые клетки, где происходит повышенное жировое образование. Развивается ожирение туловища. Заболевание известно как синдром Кушинга.

Постоянно высокий уровень синтеза инсулина также может быть вызван опухолью островковых клеток Лангерганса. Это гиперинсулинизм, который часто вызывается инсулиномой и приводит к повторной гипогликемии.