Инсулин

  • Инсулин: основной анаболический гормон

    • Инсулин регулирует метаболизм углеводов, жиров и белков  
    • Способствует всасыванию глюкозы из крови клетками печени, жировой клетчатки и скелетных мышц  
    • В печени глюкоза преобразуется в гликоген или жиры  
  • Регуляция инсулина

    • Бета-клетки выделяют инсулин в ответ на высокий уровень глюкозы  
    • Глюкагон выделяется при низком уровне глюкозы  
    • Секреция инсулина и глюкагона поддерживает гомеостаз глюкозы  
  • Сахарный диабет

    • Снижение активности инсулина приводит к сахарному диабету  
    • Сахарный диабет 1 типа связан с аутоиммунной реакцией  
    • Сахарный диабет 2 типа связан с уменьшением популяции бета-клеток и резистентностью к инсулину  
  • Структура и происхождение инсулина

    • Инсулин состоит из 51 аминокислоты и имеет молекулярную массу 5808 Да  
    • Структура инсулина у разных видов незначительно различается  
    • Инсулин был открыт в 1921 году и секвенирован в 1951 году  
  • Производство инсулина

    • Инсулин вырабатывается в бета-клетках поджелудочной железы и тельце Брокмана у рыб  
    • Транскрипция гена инсулина усиливается при повышении уровня глюкозы  
    • Основные транскрипционные факторы: PDX1, NeuroD1 и MafA  
  • Синтез инсулина

    • Инсулин синтезируется в виде препроинсулина, который затем превращается в проинсулин  
    • Проинсулин проходит через аппарат Гольджи и упаковывается в секреторные пузырьки  
    • В грануле проинсулин расщепляется, образуя активный инсулин  
  • Функции инсулина

    • Инсулин ингибирует высвобождение жирных кислот в жировой ткани  
    • Инсулин также влияет на синтез белков в различных тканях  
  • Структура инсулина

    • Инсулин состоит из 51 аминокислоты и имеет молекулярную массу 5808 Да  
    • Состоит из двух пептидных цепей: А-цепь (21 аминокислота) и В-цепь (30 аминокислот)  
    • А-цепь имеет две α-спиральные области, В-цепь имеет центральную α-спираль и два β-слоя  
    • Аминокислотная последовательность инсулина консервативна у разных видов  
  • Гексамер и мономер инсулина

    • Гексамер инсулина состоит из шести молекул, соединенных в три димерных звена  
    • Гексамер стабилен, но мономер быстро реагирует  
    • Превращение гексамера в мономер важно для инъекций инсулина  
  • Функции инсулина

    • Секреция инсулина происходит в две фазы: быстрая и медленная  
    • Первая фаза высвобождения инсулина зависит от уровня глюкозы в крови  
    • Вторая фаза высвобождения инсулина происходит независимо от уровня глюкозы  
  • Первая фаза высвобождения инсулина

    • Глюкоза поступает в β-клетки через транспортеры GLUT 2  
    • Глюкоза фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата, который поступает в цикл Кребса  
    • Повышенное соотношение АТФ:АДФ закрывает калиевый канал, что приводит к деполяризации мембраны  
    • Деполяризация открывает каналы для ионов кальция, что вызывает высвобождение инсулина  
  • Другие факторы, влияющие на высвобождение инсулина

    • Парасимпатическая стимуляция увеличивает секрецию инсулина  
    • Аминокислоты аргинин и лейцин, ацетилхолин, сульфонилмочевина и инкретины также стимулируют высвобождение инсулина  
    • Норэпинефрин и адреналин подавляют высвобождение инсулина  
  • Колебания уровня глюкозы

    • При снижении уровня глюкозы высвобождение инсулина замедляется или прекращается  
    • При опасно низком уровне глюкозы высвобождаются гипергликемические гормоны, такие как глюкагон, для предотвращения гипогликемии  
  • Признаки нарушения первой фазы высвобождения инсулина

    • Тест на толерантность к глюкозе показывает значительное повышение уровня глюкозы через 30 минут после приема глюкозы  
    • У нормального человека уровень глюкозы корректируется к концу теста  
  • Оscillation of insulin release

    • Инсулин высвобождается из поджелудочной железы с периодом 3-6 минут.  
    • Концентрация инсулина в крови колеблется от 800 пмоль/л до менее 100 пмоль/л.  
    • Это помогает избежать истощения рецепторов инсулина и способствует выведению инсулина из крови.  
  • Измерение уровня инсулина

    • Уровень инсулина измеряется в международных единицах (мМЕ/мл) или молярной концентрации (пмоль/л).  
    • Типичный уровень между приемами пищи составляет 8-11 мМЕ/мл (57-79 пмоль/л).  
  • Сигнальная трансдукция

    • Инсулин связывается с рецептором инсулина (IR), состоящим из α- и β-субъединиц.  
    • β-субъединицы активируют тирозинкиназу, что приводит к фосфорилированию белков.  
    • Фосфорилирование активирует каскад реакций, включающий активацию киназ и транскрипционных факторов.  
  • Физиологические эффекты инсулина

    • Инсулин увеличивает потребление глюкозы клетками мышц и жировой ткани.  
    • Стимулирует синтез гликогена и жиров, ингибирует липолиз и глюконеогенез.  
    • Уменьшает протеолиз, аутофагию и секрецию соляной кислоты.  
    • Увеличивает поглощение аминокислот и калия, снижает почечную экскрецию натрия.  
  • Деградация инсулина

    • Инсулин разрушается в печени и почках с помощью фермента глутатион-редуктазы.  
    • Период полураспада инсулина составляет около 4-6 минут.  
  • Инсулин и эндоканнабиноиды

    • Инсулин регулирует метаболизм эндоканнабиноидов (ЭК)  
    • Лечение инсулином снижает уровень внутриклеточных ЭК  
    • В инсулинорезистентных адипоцитах нарушается экспрессия ферментов метаболизма ЭК  
  • Гипогликемия

    • Гипогликемия возникает при снижении уровня сахара в крови  
    • Симптомы включают неуклюжесть, проблемы с речью, спутанность сознания  
    • Причины включают лекарства, почечную недостаточность, опухоли  
  • Болезни и синдромы

    • Сахарный диабет 1 типа: аутоиммунное разрушение β-клеток поджелудочной железы  
    • Сахарный диабет 2 типа: резистентность к инсулину, малоподвижный образ жизни  
    • Инсулинома: опухоль, продуцирующая избыток инсулина  
    • Метаболический синдром: резистентность к инсулину, повышенное кровяное давление  
    • Синдром поликистозных яичников: резистентность к инсулину  
  • Медицинское применение инсулина

    • Биосинтетический инсулин производится по технологии рекомбинантной ДНК  
    • Инсулины быстрого действия: Хумалог, НовоРапид, Апидра  
    • Инсулины длительного действия: Лантус, Левемир  
    • Комбинация инсулинов быстрого и длительного действия  
    • Инсулин используется в клеточных линиях для производства моноклональных антител  
  • История изучения инсулина

    • Открытие островков Лангерганса в 1869 году  
    • Связь между поджелудочной железой и диабетом в 1889 году  
    • Попытки выделить секрецию островков в начале XX века  
    • Николае Паулеску разработал водный экстракт поджелудочной железы в 1916 году  
    • Название «инсулин» введено Эдвардом Шарпи-Шафером в 1916 году  
  • Открытие инсулина

    • В 1920 году Фредерик Бантинг заключил, что пищеварительные секреты разрушают инсулин.  
    • Бантинг предложил использовать атрофированную поджелудочную железу для получения чистого инсулина.  
    • В 1921 году Бантинг и его ассистент Чарльз Бест успешно выделили инсулин из поджелудочной железы собаки.  
  • Клинические испытания

    • В 1922 году инсулин был введен первому пациенту, Леонарду Томпсону, но вызвал аллергическую реакцию.  
    • В том же году инсулин был успешно введен Элизабет Хьюз, дочери американского государственного секретаря.  
    • В США инсулин был введен Джеймсу Д. Хейвенсу, будущему художнику.  
  • Патент и сотрудничество

    • В 1922 году между Бантингом, Бестом, Коллипом, Маклеодом и Фицджеральдом возникли разногласия по поводу патента.  
    • В итоге было подписано соглашение, по которому патент был передан Университету Торонто.  
    • В 1923 году патент был передан за символическую плату в $1.00.  
  • Развитие и синтез инсулина

    • В 1926 году Джон Якоб Абель получил кристаллизованную форму инсулина.  
    • В 1935 году Ханс Дженсен и Эрл Эванс выделили аминокислоты, из которых состоит инсулин.  
    • В 1951 году Фредерик Сэнгер охарактеризовал аминокислотную структуру инсулина.  
    • В середине 1960-х годов был синтезирован первый синтетический инсулин.  
  • Открытие препроинсулина

    • В 1974 году Ганс Э. Вебер обнаружил препроинсулин, предшественник инсулина.  
    • В 1975 году Вебер представил свои результаты на конференции Американской диабетической ассоциации.  
    • В 1976 году Дональд Стинер охарактеризовал и секвенировал препроинсулин.  
  • Генетически модифицированный инсулин

    • В 2001 году был произведен первый генетически модифицированный инсулин.  
  • История инсулина

    • Инсулин был открыт в 1921 году Фредериком Бантингом и Джоном Маклеодом.  
    • В 1923 году они получили Нобелевскую премию за открытие инсулина.  
    • Бантинг и Маклеод поделились призами с другими учеными.  
  • Производство инсулина

    • В 1978 году Артур Риггс и Кейичи Итакура создали первый биосинтетический инсулин.  
    • В 1982 году компания Genentech начала продавать биосинтетический инсулин под маркой Humulin.  
    • Большинство инсулинов в мире являются биосинтетическими.  
  • Современные методы производства инсулина

    • Рекомбинантный инсулин производится в дрожжах или E. coli.  
    • В дрожжах инсулин конструируется с помощью эндопротеазы KexII.  
    • Химически синтезированный С-концевой «хвост» прививается к инсулину.  
  • Нобелевские премии

    • В 1958 году Фредерик Сэнгер получил Нобелевскую премию за определение первичной структуры инсулина.  
    • В 1977 году Розалин Суссман Ялоу получила Нобелевскую премию за разработку радиоиммунологического метода определения инсулина.  
    • Джордж Майнот и Уильям Касл получили Нобелевские премии за вклад в лечение злокачественной анемии.  
    • Дороти Ходжкин получила Нобелевскую премию за разработку кристаллографии.  
  • Разногласия и признание

    • Николае Паулеску не был упомянут в Нобелевской премии 1923 года.  
    • Иэн Мюррей активно работал над признанием заслуг Паулеску.  
    • Арне Тиселиус выразил мнение, что Паулеску также достоин премии.  

Полный текст статьи:

Инсулин

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх