Інсулін – це гормон, журнал медичних статей «Молодий лікар»
Інсулін - це гормон підшлункової залози, який головним чином впливає на обмін речовин, причому в основному - на концентрацію глюкози в крові. У своїх тканинах-мішенях він впливає як на мембранні, так і на внутрішньоклітинні процеси. Деякі з його ефектів перелічені нижче.
Ефекти інсуліну
Мембранні ефекти
- Стимуляція транспорту глюкози (і деяких інших моносахаридів)
- Стимуляція транспорту амінокислот (особливо аргініну)
- Стимуляція транспорту жирних кислот
- Стимуляція поглинання клітиною К+ та Mg 2+
Внутрішньоклітинні ефекти
- Стимуляції синтезу РНК та ДНК
- Стимуляція синтезу білка
- Посилена стимуляція глікогенсинтази (глікогенез)
- Стимуляція глюкокінази
- Інгібування глюкозо-6-фосфатази
- Стимуляція ліпогенезу
- Інгібування ліполізу (інгібування синтезу цАМФ)
- Стимуляція синтезу жирних кислот
- Активація Mg 2+-стимульованої Na+/K+-АТФази
Механізм дії інсуліну та вплив його на обмін
Інсулін та глюкоза
Потрапивши у клітину, глюкоза швидко перетворюється на глюкозо-6-фосфат, тому її внутрішньоклітинна концентрація залишається вкрай низькою. Рівень глюкози в артеріальній крові в нормі підтримується в межах 4-8 ммоль/л (72-144 мг/100 мл), тому по обидва боки клітинної мембрани завжди існує градієнт її концентрацій. Незважаючи на це, проте, проста дифузія забезпечує надходження у більшість клітин лише невеликої кількості глюкози, якого явно недостатньо для задоволення їх метаболічних потреб (навіть при зростанні концентраційного градієнта, як це має місце привисокої гіперглікемії). У присутності інсуліну проникнення декстрози в клітини різко посилюється. Ця дія інсуліну проявляється лише за наявності концентраційного градієнта глюкози, конкурентно інгібується іншими моносахаридами (наприклад, галактозою) і слідує кінетиці насичуваного процесу. Таким чином гормон стимулює процес полегшеної дифузії декстрози, який здійснюється за участю чутливих до гормону білкових транспортерів глюкози (GLUT), розташованих на клітинній мембрані. Ці транспортери здатні переносити глюкозу через клітинну мембрану в обох напрямках, але її потік залежить від концентраційного градієнта, який спрямований із позаклітинного простору у внутрішньоклітинний. У різних клітинах знайдено численні GLUT, але інсулінозалежним є лише один із цих білків — GLUT4, і саме він присутній у мембранах клітин скелетних та серцевих м'язів, а також жирової тканини.
Деякі тканини повністю задовольняють свої потреби в глюкозі за рахунок інсуліннезалежних механізмів. Наприклад, у клітини печінки та центральної нервової системи декстроза потрапляє за допомогою інсуліннезалежних GLUT, і поглинання цими тканинами залежить лише від її рівня в крові. Крім того, мембрану еритроцитів, клітин нирок та кишечника глюкоза перетинає разом з іонами натрію, які надходять до клітин шляхом пасивної дифузії по градієнту концентрації.
Інсулін впливає і внутрішньоклітинні процеси обміну речовин. У печінкових та інших клітинах він стимулює синтез глікогену, підвищуючи активність глікогенсинтази, що прискорює включення глікозильних залишків до глікогену. Гормонпідшлункової залози підвищує також активність печінкової глюкокінази; цей фермент каталізує фосфорилювання глюкози (з утворенням глюкозо-6-фосфату). Одночасно гормон пригнічує печінкову фосфатазу, яка дефосфорилює глюкозо-6-фосфат, з утворенням вільної глюкози. Такі зміни активності печінкових ферментів зумовлюють зниження продукції декстрози та поряд зі стимуляцією поглинання її периферичними клітинами визначають гіпоглікемію, що виникає під впливом інсуліну. Зростаюча під дією останнього утилізація глюкози в тканинах забезпечує збереження запасів інших внутрішньоклітинних енергетичних субстратів, таких як жири та білки.
Білки та інсулін
Інсулін стимулює як активний транспорт амінокислот в периферичні клітини, а й безпосередньо синтез білка. Оскільки ці два ефекти можуть залежати друг від друга, гормон впливає, очевидно, як на клітинну мембрану, а й у внутрішньоклітинні процеси. Стимуляції синтезу білка передує зростання активності мРНК. Оскільки гормон важко проходить крізь мембрани клітин, у механізмі його ядерного ефекту повинен брати участь другий посередник. Синтез білка під дією інсуліну посилюється і внаслідок зростання кількості амінокислот, що надходять у клітину. З іншого боку, зростання утилізації глюкози уповільнює розпад білка. Прискорення синтезу та уповільнення розпаду білка під впливом гормону призводять до збільшення білкових запасів в інтрацелюлярному секторі.
Всі ці ефекти визначають найважливішу роль інсуліну у регуляції процесів зростання та розвитку.
Інсулін та жир
Інсулін стимулює поглинання та окислення глюкози клітинами жирової тканини. Він також стимулює синтез ліпопротеїнової ліпази в ендотеліальних клітинах. Цей ферменткаталізує гідроліз тригліцеридів, пов'язаних з ліпопротеїнами крові, та сприяє надходженню жирних кислот до адипоцитів. Поряд із прямою стимуляцією ліпогенезу в печінці та жировій тканині це призводить до збільшення запасів жиру. Крім того, інсулін інгібує опосередкований цАМФ ліполіз, гальмуючи гормончутливу внутрішньоклітинну ліпопротеїнову ліпазу.
Інсулін та калій
Присутність інсуліну необхідна підтримки внутрішньоклітинної концентрації іонів калію; цей ефект, ймовірно, є наслідком прямого впливу гормону на клітинну мембрану.