Insulina

Insulina jest jednym z hormonów wydzielanych przez trzustkę i należy do grupy hormonów peptydowych (białkowych). To na jej nadmiar cierpią osoby z hiperinsulinizmem, a na niedomiar- diabetycy. Jest też lekiem ratującym życie około 200 tysięcy ludzi w Polsce i około 30 milionów na całym świecie.  Na początku chciałabym się skupić na tym czym jest insulina, chociaż pewnie każdy kto tu trafia ma ogólne pojęcie na ten temat albo się wspiera wikipedią 😉 , a w kolejnych wpisach chcę przybliżyć specyfikę chorób związanych z zaburzeniami ze strony tego hormonu, czyli coś dla „cukiereczków” i „insulinek”. 😉

W 1889 roku J. Von Mering i O. Minakowski zaobserwowali, że usunięcie trzustki u psów powoduje zaburzenia przemiany glukozy, ketozę i objawy odpowiadające znanemu już od dawna obrazowi cukrzycy u ludzi. Coś musiało być na rzeczy, zresztą do takich wniosków dochodzono od XVI wieku. Przypuszczano, że usuniecie trzustki pozbawia organizm hormonu, który reguluje przemianę glukozy. Mieli rację!

Potwierdzone zostało to w 1921 roku przez dwóch badaczy F. G Bantinga i Ch. H Besta, poprzez uzyskanie alkoholowego wyciągu z trzustki, który zmniejszał glikemię. Nazwano tę substancję insuliną, ponieważ podejrzewano, że wytwarzana jest ona w wyspach trzustki, opisanych przez Langerhansa- do dziś jego nazwisko pada wielokrotnie na zajęciach na uczelniach medycznych. 🙂

Insulina jest hormonem wytwarzanym przez komórki B wysp Langerhansa w trzustce. Biologiczny czas półtrwania insuliny we krwi wynosi ok. 5-6 minut, czyli funkcjonuje ona bardzo krótko- umożliwia to szybką regulację jej poziomu , w zależności od sytuacji metabolicznej organizmu. Wydzielanie insuliny jest ciągłe, nawet przy braku bodźca dla komórek B oraz wykazuje rytm dobowy: maksimum wydzielania następuje rano, a wieczorem spada. Większe wydzielanie insuliny obserwuje się u osób otyłych niż u osób szczupłych- nie tylko nadmiar insuliny jest przyczyną nadwagi, ale to nadwaga też powoduje nadmiar insuliny… Czyli błędne koło. Trzeba mieć na uwadze, że wiele różnych procesów i aspektów metabolizmu się zazębia, szczególnie w stanach patologicznych, czyli chorobowych.

 

 

Bodźcem do wydzielania insuliny jest wzrost poziomu glukozy we krwi. Najadasz się- insulina jest mocniej wydzielana. Gdy to stężenie wzrośnie nagle i przekroczy normę 2-3 krotnie, następuje gwałtowny wyrzut insuliny i podniesienie jej stężenia w osoczu krwi. Wzrost stężenia insuliny jest proporcjonalny do wzrostu stężenia glukozy.  Spożycie węglowodanów prowadzi do wzrostu stężenia glukozy we krwi (hiperglikemia), a to jest sygnałem do zwiększonego wydzielania insuliny. Hipoglikemia, czyli z kolei obniżenie stężenia glukozy we krwi, wywołuje efekt odwrotny- powoduje zmniejszanie wydzielania insuliny. Spożycie białka przyczynia się do przejściowego wzrostu stężenia aminokwasów we krwi, czego konsekwencją jest zwiększone wydzielanie insuliny. Przez to, że gwałtowne skoki stężenia insuliny są niekorzystne dla wszystkich, nie tylko tych z zaburzeniami metabolicznymi, wskazana jest dieta o niskim indeksie glikemicznym. Produkty o niskim IG powodują mniejsze, łagodniejsze wyrzuty insuliny… ale o tym może później. 🙂

Podczas posiłku, gdy stężenie glukozy w jelicie cienkim przekroczy stężenie 30 mM, zostaje uruchomiony transport glukozy do komórek beta trzustki, za pośrednictwem transportera GLUT 2. GLUT 2 umożliwia transport ułatwiony, zgodny z gradientem stężeń. Glukoza w komórce jest przekształcana w glukozo-6-fosforan, co zapobiega wyrównaniu stężeń glukozy i podtrzymaniu transportu do komórki. We wnętrzu komórek beta, glukoza podlega przemiano w cyklu Krebsa, w wyniku czego jest produkowane ATP. Na skutek ciągłego napływu glukozy, poziom ATP znacznie wzrasta, co z kolei powoduje hamowanie kanału potasowego i ustanie wypływu jonów z komórki. We wnętrzu komórki rośnie stężenie jonów potasowych i staje się ono elektrododatnie aż dochodzi do wyrównania ładunków na błonie i depolaryzacji. Depolaryzacja aktywuje zależny od napięcia kanał wapniowy typu L, powodując napływ jonów wapnia do komórki. Jony wapnia aktywują kanał rianodynowy zlokalizowany w błonie pęcherzyków magazynujących insulinę, indukując ich przemieszczenie do błony komórkowej i uwolnienie zawartości.

Wydzielona insulina dociera do komórek docelowych i nie przedostaje się bezpośrednio do wnętrza komórki, a oddziałuje na swoisty dla insuliny receptor błonowy IR. To właśnie niedomiar tych receptorów powoduje insulinooporność. Receptor insulinowy składa się z dwóch podjednostek α zlokalizowanych na zewnątrz błony komórkowej, oraz dwóch błonowych podjednostek β. Aktywacja receptora powoduje autofosforylację podjednostek β, które rekrutują kolejne białka komórkowe. Insulina może aktywować kilka szlaków sygnałowych. Szlak IRS/PI3-K/PKB może oddziaływać na syntezę białek, lipidów, ruchliwość komórek, transport glukozy, ekspresję genów, czy proces biogenezy, za pośrednictwem różnych białek wykonawczych. Drugim szlakiem aktywowanym przez insulinę jest droga zależna od Ras/Raf/MEK/MAPK, która jest odpowiedzialna za podtrzymanie przeżycia komórek.

Insulina pobudza procesy zużywające glukozę (glikoliza, szlak pentozofosforanowy, glikogenogeneza), a hamuje takie, które glukozę produkują (glikogenoliza, glukoneogeneza). Reguluje przemiany glukozy w wątrobie, mięśniach i tkance tłuszczowej, ale metabolizm wielu innych komórek (np. nerwowych) jest niezależny od niej.

 

W tkance tłuszczowej insulina hamuje lipolizę, czyli rozpad tłuszczu, a- niestety- nasila lipogenezę, czyli powstawanie tłuszczu. Insulina pobudza też transport aminokwasów do komórki i nasila biosyntezę białka w większości tkanek. Biorąc pod uwagę wszystkie metaboliczne skutki działania, insulina kwalifikuje się jako hormon anaboliczny.

Grafiki pochodzą z książki „Insulina. Fizjologia, farmakologia, insulinoterapia cukrzycy”, PWN 1995r.