Где в организме человека вырабатывается инсулин?

Поджелудочная железа – своеобразная «фабрика», где вырабатывается инсулин, отвечающий за транспортировку сахара из крови в клетки организма. Этот жизненно важный гормон поставляет им “топливо” для поддержания энергетического баланса и нормального обмена веществ.

Ключ, открывающий клетки

Основная функция поджелудочной железы – производство ферментов для пищеварения. Этой “работой” занимаются около 95% ее тканей. Но в ее структуре (преимущественно в хвостовой части) имеются скопления необычных эндокринных клеток – островков Лангерганса, названных так в честь открывшего их немецкого патологоанатома. Отличающиеся от других клеток по цвету, эти ткани занимают около 2% массы поджелудочной и насчитывают примерно 1 млн островков.

Островковые бета-клетки – «инструмент», с помощью которого железа вырабатывает инсулин – гормон, отвечающий за обмен веществ. Его молекула представляет собой белок (протеин), содержащий две аминокислотные цепи: А и В. Цепь А содержит 21 аминокислоту, В-цепи состоят из 30 дисульфидных мостиков (связь между двумя атомами серы).

Инсулин связывается и распознается трансмембранным белком (А-субъединицей рецептора), который выполняет функцию преобразователя сигнала, активизирующего реакции ферментов. Хотя полностью биохимические последствия взаимодействия гормона и рецептора не изучены, считается, что эта пара белков запускает протеинкиназу С – фермент, участвующий в процессах внутриклеточного обмена веществ.

Но основная функция гормона связана с углеводным обменом. Простые или чистые углеводы проходят через желудок и расщепляются в тонкой кишке. Один из источников энергии – глюкоза (декстроза) – переносится в виде гликогена из кишечника в печень для хранения. Концентрация глюкозы в крови уменьшается. При возникшей потребности организма в дополнительном “топливе” печень вбрасывает глюкозу в кровь, насыщая тело энергией.

Декстроза сама по себе не может проникнуть в мышечные и жировые ткани, составляющие две трети клеточной массы человека и требующие энергии для функционирования организма. Инсулин становится квазиключом, открывающим молекулам сахара клетки. Инсулиновый рецептор активирует внутриклеточный механизм, регулируя работу мембранных белков, доставляющих глюкозу тканям.

Выработка гормона важна для сердечной деятельности, дыхания и движения, но не менее значимы иные функции гормона:

• регулирование и сохранение баланса жиров и белков;
• активизация рибосом – немембранных органоидов живой клетки, синтезирующих белок из аминокислот;
• противодействие катаболическим процессам в мышечных волокнах;
• контроль использования глюкозы мышцами и жировыми клетками;
• увеличение активности ферментов, стимулирующих формирование гликогена – формы сохранения глюкозы в клетках.

[youtube]__BZWj5xId8[/youtube]

Это означает, что инсулин связан со всеми метаболическими процессами в организме.

Избыток и дефицит гормона

Общепринятой нормой содержания инсулина в кровотоке считается величина в пределах от 3 до 20 мкЕд/мл. Отклонения от нее приводят к биохимическим нарушениям липидного обмена при высокой концентрации триглицеридов свинца в крови и сильной метаболической декомпенсации (диабетической коме).

Когда инсулин вырабатывается в поджелудочной железе в ограниченном количестве или не производится вовсе, его дефицит проявляется в метаболическом расстройстве: уровень сахара в крови растет. Это аутоиммунное заболевание, спровоцированное иммунной системой самого человека. Инсулин при сахарном диабете 1-го типа существенно снижен. Признаки низкого содержания гормона могут быть идентичными повышенному уровню, однако к ним добавляются: дрожь, усиление сердцебиения, бледность, беспокойство, нервозность, обморочное состояние, потливость.

Сахарный диабет 2-го типа возникает по иной причине. Железа по-прежнему исправно вырабатывает инсулин, однако восприимчивость клетками этого типа белка снижена. В итоге «ключ» уже не в состоянии обеспечить полноценный доступ сахара из кровотока в клетки и создавать его запасы, что приводит к повышению уровня сахара в крови. Основные симптомы данного типа болезни таковы:

• появление сахара в моче (гликозурия);
• возрастание уровня глюкозы в крови (гипергликемия);
• учащение мочеиспускания (полиурия);
• усиление жажды.

Диабет лечится только с помощью регулярной гормональной терапии после тщательного изучения состояния поджелудочный железы конкретного пациента. С этой целью исследуется взятая натощак кровь и делаются 4 уточняющих анализа в течение 2 часов.

Поиск длиною в век

На протяжении ХХ века ученые искали возможность восполнить нехватку гормона извне. До 20-х годов для лечения диабета использовали строгую диету, но все поиски безупречного режима питания оказались неудачными. В 1921 г. канадским исследователям удалось впервые извлечь из тканей поджелудочной железы собак гипогликемическое вещество – инсулин. Уже в следующем году его получает первый пациент, а первооткрыватели гормона Ф. Бантинг и Дж. Маклеод – Нобелевскую премию.

Через 15 лет Ханс Кристиан Хагедорн открывает первый инсулин с долгосрочными сроком действия – НПХ-инсулин (нейтральный протамин Хагедорна), позднее широко используемый в клинической практике. К середине века удалось расшифровать химическую структуру гормона с точной последовательностью аминокислот, образующих молекулу инсулина, а спустя 40 лет исследователи сумели определить пространственное строение молекулы гормона.

В 1982 г. генная инженерия создает аналог гормона поджелудочной железы человека, синтезируемый особыми непатогенными палочковидными бактериями, в геном которых встраивается ген человеческого инсулина. Через 3 года первый человеческий инсулин появляется на рынке. Ранее применялся свиной и бычий инсулин.

Исследовательская работа продолжалась, и к концу века появились аналоги человеческого инсулина, становясь все более популярными у врачей и пациентов. Это вполне объяснимо:

1. Промышленный инсулин обладает высокой эффективностью.
2. Препараты безопасны.
3. Аналоги удобны для применения.
4. Упрощены расчеты дозировки и синхронизация препарата с секрецией гормона собственного организма.

Современная инсулинотерапия базируется на определении индивидуальных дозировок инсулина конкретной марки, поскольку готовые гормональные средства отличаются количеством инъекций, схемами использования, сочетаниями различных видов инсулина, способом доставки гормона в организм. Инсулинозависимые больные получили возможность значительно улучшить качество и продолжительность жизни.

Виды вещества

Здоровый организм человека, вырабатывающий определенное количество инсулина, обеспечивает постоянную концентрацию сахара в крови днем и ночью. Для больного сахарным диабетом требуемый уровень глюкозы достигается введением лекарственных препаратов и адекватным контролем.

В настоящее время болезнь лечат человеческим инсулином, произведенным синтетически или генетически, но с биохимической структурой, идентичной гормону, выработанному поджелудочной железой человека.

Современные виды инсулина различаются по времени своего действия:

[youtube]P1tkWEi2uSQ[/youtube]

Смешанные формы состоят из комбинации инсулина короткого или быстрого со среднепродолжительным. Их преимущество в том, что действие начинается быстро и длительно по времени, уменьшая количество необходимых инъекций.

Традиционная инсулинотерапия требует строгой регламентации жизни, предполагающей соответствующий режим приема пищи и применение инсулина быстрого (короткого действия) для поглощения повышенного после приема пищи сахара в крови. Интенсивная инсулинотерапия наиболее приближена к физиологической секреции инсулина. Ее преимущества заключаются в большей свободе инсулинозависимого в определении дозы, времени приема пищи, характере физической деятельности и т. д.