Original page: http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/pancreas/insulin_phys.html
Fiziološki efekat insulina
Stajati na Streetcorner i pitati ljude da li znaju šta je insulin, a mnogi će odgovarati: “Da li to nije ima neke veze sa šećerom u krvi?” Zaista, to je tačno, ali takav odgovor je pomalo kao da kažete “Mozart? Zar nije bio neki muzičar?”
Insulin je ključni igrač u kontroli posrednika metabolizam, a veliku sliku je da organizuje korištenje goriva za bilo skladištenje ili oksidacije. Kroz ove aktivnosti, inzulin ima duboke efekte na oba ugljenih hidrata i metabolizam lipida, i značajan uticaj na proteina i metabolizam minerala. Shodno tome, poremećaj u insulina signalizaciju imaju široko rasprostranjena i razarajuće efekte na mnoge organe i tkiva.
Inzulin receptor i mehanizam djelovanja
Kao i receptore za druge proteina hormona, receptor za inzulin je ugrađen u plazma membrani. Inzulin receptor se sastoji od dva alfa podjedinice i dvije beta podjedinice povezane disulfid obveznica. Alfa lanci su u potpunosti ekstracelularne i kuća vezivanja insulina domena, dok je povezan beta lance prodiru kroz plazma membranu.
Inzulin receptor tirozin kinaze. Drugim riječima, ona funkcioniše kao enzim koji prenosi fosfatne grupe iz ATP u tirozin ostatke na intracelularni ciljne proteine. Vezivanje inzulina u alfa podjedinica uzrokuje beta podjedinica fosforilišu sebe (autofosforilacije), čime se aktivira katalitičku aktivnost receptora. Aktivirani receptor zatim fosforilizuje niz intracelularni proteina, što mijenja njihove aktivnosti, čime se stvaraju biološkog odgovora.
Nekoliko intracelularni proteini su prepoznati kao fosforilacije supstrata za insulin receptor, najbolje studirao od kojih je inzulin receptor supstrat 1 ili IRS-1. Kada je IRS-1 aktivira fosforilacije, mnogo stvari se dešavaju. Između ostalog, IRS-1 služi kao neka vrsta docking centar za regrutaciju i aktiviranja drugih enzima koji su na kraju posreduje efekte insulina. Detaljniji pogled na ove procese predstavljen je u poglavlju o insulina signala.
Insulin i metabolizam ugljikohidrata
Glukoza je oslobođen od dijetetskih ugljenih hidrata kao što su škrob ili saharoze hidrolizom u tankom crijevu, a zatim se apsorbira u krv. Povišene koncentracije glukoze u krvi stimuliše oslobađanje inzulina, a inzulin djeluje na ćelije thoughout telu da stimuliše unos, korištenje i skladištenje glukoze. Efekte insulina na metabolizam glukoze variraju u zavisnosti od ciljne tkiva. Dva važna efekti su:
1. Inzulin omogućava ulazak glukoze u mišićne, masno i nekoliko drugih tkiva. Jedini mehanizam kojim ćelije mogu uzeti glukozu je po olakšana difuzija kroz porodice heksoza transportera. U mnogim tkiva – mišića kao najbolji primjer – glavni transporter za preuzimanje glukoze (tzv GLUT4) koji je dostupan na membranu kroz djelovanje inzulina.
Kada se koncentracija inzulina niska, transporteri GLUT4 glukoze su prisutni u citoplazmatski vezikule, gdje su beskorisni za transport glukoze. Vezivanje inzulina na receptore na takve ćelije brzo dovodi do fuzije onih vezikule sa plazma membrane i ubacivanje transportera glukoze, dajući ćelije sposobnost da efikasno preuzme glukoze. Kada se više ne zauzeta krvi pada inzulina i inzulin receptora, transportera glukoze se reciklira natrag u citoplazmi.
Ovdje treba napomenuti da postoje neke tkiva koja ne zahtijevaju inzulin za efikasno uzimanja glukoze: važni primjeri su mozga i jetre. To je zato što ove ćelije ne koriste GLUT4 za uvoz glukoze, već, još jedan transporter koji nije insulin zavisni.
2. Inzulin stimulira jetru za skladištenje glukoze u obliku glikogena. Veliki dio glukoze apsorbira iz tankog crijeva se odmah zauzimaju hepatocita, što ga pretvoriti u skladište polimer glikogena.
Inzulin ima nekoliko efekata u jetri koji stimulišu sintezu glikogena. Prvo, ona aktivira enzim heksozakinazom koji fosforilizuje glukoze, to zarobivši unutar ćelije. Bezmalo, inzulin djeluje na inhibira aktivnost glukoza-6-fosfataza. Inzulin također aktivira nekoliko enzima koji su direktno uključeni u sintezu glikogena, uključujući phosphofructokinase i glikogen sintaze. Neto efekt je jasna: kad je u izobilju opskrbu glukoze, inzulina “govori” jetru da banke kao mnogo toga je moguće koristiti kasnije.
3. A dobro poznati učinak inzulina je smanjenje koncentracije glukoze u krvi, što bi trebalo da ima smisla s obzirom na mehanizme gore opisano. Još jedna važna uzeti u obzir da, kao što je koncentracija glukoze u krvi padne, lučenje inzulina prestaje. U absense insulina, bulk ćelija u organizmu postaju u stanju da preuzmu glukozu, i početi prelazak na korištenje alternativnih goriva poput masne kiseline za energiju. Neuroni, međutim, zahtijeva stalni dotok glukoze, koja je u kratkom roku, pruža iz rezerve glikogena.
Kada je nivo insulina u jesen krvi, sintezu glikogena u smanjuje, jetre i enzime odgovorne za razgradnju glikogena postaju aktivni. Glikogen slom se stimuliše ne samo absense insulina, ali prisustvom glukagon, koji se luči kada je nivo glukoze u krvi padne ispod normalnih vrijednosti.
Insulin i metabolizam lipida
Metabolizma za korištenje masti i ugljikohidrata su duboko i neraskidivo isprepletene. duboke efekte s obzirom insulina na metabolizam ugljenih hidrata, logično je da inzulin također ima važne efekte na lipidni metabolizam, uključujući sljedeće:
1. Inzulin promovira sintezu masnih kiselina u jetri. Kao što je već rečeno, insulin je stimulativnog sinteze glikogena u jetri. Međutim, kao glikogen akumulira na visokom nivou (oko 5% mase jetre), dalje sinteza je snažno potisnut.
Kada je jetra zasićen glikogena, bilo kakve dodatne glukoze zauzima hepatocita je gurnuti u puteve koji vode do sinteze masnih kiselina, koje se izvoze iz jetre kao lipoproteini. U lipoproteini su pokidani u prometu, pružanje besplatne masne kiseline za upotrebu u drugim tkivima, uključujući adipocita, koji ih koriste za sintezu triglicerida.
2. Inzulin inhibira razgradnju masti u masnom tkivu inhibirajući intracelularne lipaze koji hidrolizira trigliceride za oslobađanje masnih kiselina.
Insulin olakšava ulazak glukoze u adipocitima, a unutar tih ćelija, glukoze može se koristiti za sintezu glicerola. Ovo glicerol, uz masne kiseline isporučene iz jetre, koriste se za sintezu triglicerida u adipocit. Do ovih mehanizama, inzulin je uključen u daljnje nakupljanje triglicerida u masnim ćelijama.
Iz cjelini perspektive tijela, inzulin ima učinak masti štede. Ne samo da vozi većina ćelija u preferencijalno oksidiraju ugljikohidrata umjesto masnih kiselina za energiju, inzulin posredno stimulira nakupljanje masti u masno tkivo.
Ostale značajne Efekti Inzulin
Osim inzulina efekt na ulazak glukoze u ćelije, i podstiče unos aminokiselina, ponovo doprinosi njenom ukupnom anabolički efekt. Kada je nivo insulina su niske, kao u postu državi, ravnoteža se gura prema intracelularni proteina degradacije.
Inzulin također povećava permiability mnogih ćelija kalij, magnezij i fosfat iona. Efekat na kalijum je klinički važno. Inzulin aktivira natrij-kalij ATPases u mnogim ćelijama, što je dovelo do tok kalija u ćelije. Pod određenim okolnostima, injekcije inzulina može ubiti pacijenata zbog svoje sposobnosti da akutno suzbijanja koncentracija u plazmi kalijuma.
Insulin Manjak i višak bolesti
Diabetes mellitus, nedvojbeno najvažniji metabolička bolest čovjeka, je nedostatak inzulina države. Takođe je značajan uzrok bolesti kod pasa i mačaka. Dva glavna oblika ove bolesti su prepoznati:
- Tip I ili inzulin-neovisnim dijabetesom je rezultat frank nedostatka inzulina. Početka ove bolesti je obično u djetinjstvu. To je zbog uništenja beta ćelija pankreasa, najvjerojatnije rezultat autoimunosti na jednu ili više komponenti te ćelije. Mnogi od akutne efekte ove bolesti se može upravljati inzulina zamjene terapije. Održavanje stroga kontrola koncentracije glukoze u krvi monitoringom, insulin i dijetetskih upravljanje će smanjiti dugoročne negativne efekte ovog poremećaja na krvne sudove, nerve i drugih organskih sistema, što omogućava zdrav život.
- Tip II ili ne-inzulin-neovisnim dijabetesom počinje kao sindrom inzulinske rezistencije. To je, ciljna tkiva ne da na odgovarajući način odgovori na inzulin. Tipično, početak ove bolesti je u odrasloj dobi. Uprkos monumentalna istraživačke napore, precizne prirode nedostataka koji vodi do dijabetesa tipa II je bilo teško utvrditi, i patogenezi ovog stanja je očito multifaktorijalan. Gojaznost je jasno jedan od glavnih faktora rizika, ali u nekim slučajevima ekstremne gojaznosti kod ljudi i životinja, osetljivost na insulin je normalno. Jer ne postoji, barem u početku, nemogućnost da se luče dovoljne količine inzulina, inzulin injekcije nisu korisni za terapiju. Umjesto toga bolest je pod kontrolom putem ishrane terapiju i hipoglikemici.
Hiperinsulinemija ili pretjerana lučenje inzulina je najčešće posljedica inzulinske rezistencije, povezani sa dijabetesom tipa 2 ili metabolički sindrom. Više rijetko, rezultati hiperinsulinemija iz insulina sekretujući tumora (insulinoma) u pankreasu. Hiperinsulinemija zbog slučajnog ili namjerno ubrizgavanjem prekomjerne inzulina je opasno i može biti akutno opasne po život zbog krvi glukoze pada brzo i mozak postaje gladi za energiju (inzulin šok).