Biokimia insulin lan mekanisme utama tumindak hormon kasebut

Hormon pankreas. Mekanisme tumindak insulin. Tandha biokimia diabetes

Insulin disintesis dening sel-sel pulau-pulau saka pankreas Langerhans kanthi bentuk prekursor - preproinsulin. Ngilangi urutan sinyal saka iku ndadékaké pembentukan proinsulin, kalebu rantai A lan B lan peptide C nyambung. Prohormone mateng dumadi ing "eksisi" C-peptida dening proteinase. Insulin diwasa ngemot rantai A lan B sing nyambung karo rong jembatan disulfida. Rantai A ngemot 21 résidu asam amino lan duwe jembatan disulfida. Rantaian B kasusun saka 30 ampas asam amino. Konversi insulin dadi insulin diwiwiti ing apparatus Golgi lan terus ing granit rahasia saka sel-sel.

Minangka hormon tumindak langsung, insulin disintesis kanthi cepet (sajrone sak jam) lan disekresi kanthi tingkat 40 unit / dina. Rangsangan fisiologis utama kanggo sekresi insulin yaiku peningkatan glukosa getih. Insulin ora duwe protein operator ing plasma getih, saengga setengah umur ora ngluwihi 3-5 menit. Konsentrasi fisiologis insulin ing getih yaiku 10 -12 - 10 -9 mol / L.

Tisu target kanggo insulin yaiku jaringan adipose, otot lan ati.

Reseptor insulin dumunung ing membran sel, yaiku glikoprotein, kalebu loro α- lan rong β-subunitas sing disambung karo ikatan disulfida, duwe kegiatan kinase tyrosine.

Unit sub-α ana ing njaba sel lan duwe fungsi kanggo ngenali insulin. Rong subunit disambungake karo siji ikatan disulfida. Β-subunit nyemprotake membran plasma lan nduwe wilayah sitoplasma gedhe sing duwe kegiyatan kinase tyrosine, i.e. kemampuan kanggo protein fosforil ing tirosin.

Mekanisme tumindak insulin. Insulin minangka salah sawijining protein sing paling disinaoni: sing pisanan saka hormon protein sing dijupuk ing wangun sing diresiki, dibentuk kanthi kristal lan disintesis sacara kimia lan dening teknik genetik. Sukses ilmuwan ing lapangan iki diwenehake karo Hadiah Nobel. Nanging, mekanisme tumindak ing tingkat molekuler durung dimangerteni tinimbang kanggo umume hormon. Mekanisme tumindak insulin saiki dituduhake kaya ing ngisor iki. Kanthi naleni menyang subunit α saka reseptor, insulin ngaktifake kinase tyrosine saka β-subunit. Substrat pertama kanggo is-subunit dhewe, i.e. autofosforilasi reseptor diamati nalika menehi insulin. Salajengipun, sinyal saka hormon lumebu ing sel kanthi rong arah:

Kinase reseptor kalebu kaskade fosforilasi ing pirang-pirang enzim sel. Iki nyebabake konformasional ing molekul reseptor lan ing membran sel. Asile, kebolehtelapan sel kanggo K +, Ca 2+, asam amino glukosa mundhak. Mangkono, protein substrat reseptor (IRS) diaplikasi lan diaktifake, sing ngaktifake kinase protein serine lan threonine, sing kalebu fosforum (ana ing residu Ser utawa Tre) macem-macem protein, kalebu fosfatase protein i.e. enzim sing mbuwang residu fosfat saka fosfoprotein. Mangkono, tumindak insulin nyebabake fosforilasi spesifik sawetara protein lan dephosforilasi wong liya. Protein sing fosforisere kanggo nanggepi insulin lan diuripake: PDE, cAMP, protein ribosomal 6S, protein cytoskeleton (MAP-2, actin, tubulin, fodrin lan liyane). Fosforilasi protein cytoskeletal sanalika sawise naleni insulin menyang sel nggampangake transfer reversion protein transporter glukosa (= transportasi glukosa) saka depot intracellular (vesik EPR) menyang membran plasma. Tingkat upah glukosa ing sèl tambah 30 nganti 40 kali. Paling ora ana 6 jinis transportasi glukosa - GLUT-1, GLUT-2 lan sadurunge GLUT-6. kabeh padha glikoprotein.

Nanging, insulin luwih asring nyebabake dephosforilasi protein. Aktivitas enzim bisa uga:

mundhak - sintetis glikogen, karboksilatase acetyl-CoA, acyltransferase fosfatase-glikolol, dehidrogenase pyruvate, pyruvate kinase hydroxymethyl glutaryl CoA reductase,

nyuda - fosforilase A, fosforilase B kinase, lipase jaringan, karboksilatase phosphoenopyruvate lan enzim GNG liyane.

Arah liyane transduksi sinyal saka insulin menyang sel digandhengake karo fosforilasi kinase tyrosine saka reseptor protein G, sing bisa ditunjuk minangka Gins. Iki nyebabake aktivasi fosfolipase spesifik C. Kekhususan fosfolipase yaiku diaktifake nalika mung insulin ikatan karo reseptor lan ora tumindak fosfolipid normal, nanging mung ing fosfolipidylinositol glycan. Ora kaya phosphatylylinositol, prekursor glikolip iki mung ngemot residu asam jenuh, lan urutan karbohidrat ditambah ing inositol, sing kalebu galaktosa, galaktosamin. Insulin, fosfolipase C khusus, nggawe pambentukan rong mediator: struktur DAG mboten umum sing mung ngemot asam lemak jenuh lan GIF. Lipophilic DAG tetep ana ing membran plasma lan nambah transportasi glukosa, asam amino lan ion (K +, Ca 2+) ing sel. GIFF hidrofilik gerak kanthi bebas ing sitoplasma lan ngganti kegiatan enzim. Mangkono, kegiatan hexakinase, phosphofructokinase, glycerol-3-fosfat transferase acyl, Na + / K + -ATPase mundhak, kegiatan siklus adenylate, PK A, FEP-karboksilatase lan enzim GNG liyane.

Komplek insulin karo reseptor 30 detik sawise naleni ngalami endocytosis (internalisasi) lan dissociates ing sèl, umume hormon dirusak protein lysosomal, lan reseptor insulin gratis utamane bali menyang permukaan sel (sing diarani daur ulang reseptor reseptor).

Efek biologis saka insulin

Nganti saiki, telusuran kanggo mediator insulin sekunder terus. Peranane dituntut ing tahap awal sinau babagan insulin: cGMP, Ca 2+, NO, H₂O₂perantara lipid sing wis diowahi (DAG, GIF), peptida, lsp. Nanging, masalah iki durung dirampungake (struktur kasebut durung dikepengini).

Mekanisme nambah kebolehtelapan membran:

Owah-owahan konformasional ing protein membran plasma sajrone autofosforilasi reseptor,

Aktivitas mekanisme spesifik Na + / K + -ATPase, kalium. Bursa mobilisasi glukosa,

Owah-owahan ing komposisi PL membran (pencegahan PLdmethyltransferase).

Efek insulin ing metabolisme karbohidrat lan lipid utamane amarga nyuda tingkat c AMP amarga pencegahan siklik adenylate lan aktifitas PDE c AMP.

Insulin nyuda glukosa getih kanthi:

Nambah transportasi glukosa ing sela sel target target,

Pemanfaatan glukosa sing ditambah. Ing sel, kira-kira setengah saka rusak glikolisis ing pangaruh enzim utama - HA, FFK, PK. 30-40% glukosa pindhah menyang sintesis lipid, utamane ing jaringan adipose, sekitar 10% mlebu sintesis glikogen (aktifake sintesis glikogen),

Ing sisih liya, dekomposisi glikogen disekat (nyuda kegiatan fosforilase A) lan GNG disekat (amarga nyuda kegiatan enzim utama - karboksilase phosphoenolpyruvate, fruktosa bisphosfatase lan glukosa-6-fosfatase lan protein glysisol . Glukosa GKoy lan kaya "dikunci" ing sel,

Nguatake sintesis asam lemak (aktifitas karboksilatase acetyl CoA)

Nguatake sintesis TAG (aktifake gylcerolphosfat acyltransferase)

Inhibisi lipolisis (nyuda kegiatan lipase jaringan)

Perencatan pembentukan awak keton (dibentuk utamane saka glukosa, acetyl-CoA menyang CC lan sintesis lipid)

Ing getih, aktivasi lipoprotein lipase diamati, sing tumindak ing TAG minangka bagean lipoprotein (chylomicrons, VLDL), saéngga ngatur tingkat lipemia.

Pengangkatan transportasi asam amino menyang sel

Inhibisi kerusakan protein amarga pencegahan proteinase jaringan

Pengaktifan sintesis protein. Efek hormon sing cepet ing sintesis protein (nganti siji jam) ditemtokake utamane dening pangaturan transkrip lan terjemahan: wiwitan lan elongasi rantai peptida digawe cepet, jumlah lan kegiatan ribosom saya tambah, fosforilasi protein ribosomal S6 diaktifake, diterusake kanthi pambentukan polysom. Yen tumindak insulin ing sel luwih saka 1 jam, sintesis asam nuklear mundhak, sing disertai divisi sel, wutah lan pangembangan kabeh.

Dadi, efek insulin ing metabolisme bisa ditondoi minangka anabolik, disertai keseimbangan nitrogen positif.

Fungsi hormon pankreas

Luwih jarang yaiku hipersecretion saka insulin (buku teks), kekurangan hormon luwih asring diamati. Kanthi kekurangan insulin utawa resistensi insulin (resistance kanggo tumindak), diabetes berkembang. Ing Rusia, diabetes kena pengaruh kira-kira 1 yuta 900 ewu wong utawa 1,2% saka total populasi. Kajaba iku, ing 16% pasien, diabetes mellitus (IDDM) sing gumantung karo insulin utawa diabetes jinis 1. 84% pasien duwe diabetes mellitus (NIDDM) sing ora gumantung karo insulin utawa diabetes jinis 2.

Kanthi IDDM utawa diabetes jinis 1, nyuda tingkat insulin getih diamati amarga karusakan ing sel-sel pankreas, utawa nyegerake insulin sing ora cepet ing ati lan getih. Kanthi NIDDM utawa diabetes jinis 2, tingkat insulin normal utawa malah munggah pangkat, nanging sel target ilang sensitivitas kasebut.

Alasan kanggo resistensi insulin bisa uga:

nglanggar pematangan hormon lan reseptor kasebut kanthi munculna molekul sing diowahi lan nglanggar fungsi biologis,

anané antibodi kanggo reseptor insulin sing ngganggu pengikat insulin menyang reseptor,

nglanggar endocytosis (internalisasi) kompleks insulin karo reseptor, tambah rusak reseptor insulin,

cacat durung wayahe IR-ra,

penurunan autofosforilasi reseptor, diikuti pembentukan mediator insulin, dll.

Kajaba iku, apa wae blok ing jalur transmisi sinyal saka hormon menyang sel bisa nyebabake kerugian lengkap utawa sebagean saka tumindak insulin ing metabolisme sanajan ing konsentrasi dhuwur ing awak.

Tandha biokimia diabetes

Perubahan diabetes pir metabolisme meh beda karo sing disebabake dening insulin. Pengangkutan zat menyang sel mudhun, isi c AMP mundhak, i.e. ing jaringan, efek sing diarani hormon kontra-hormon, utamane glukagon, mula ana owah-owahan metabolisme sing cocog. Tandha utama diabetes yaiku hiperklikemia, sing tuwuh akibat:

Pengurangan glukosa kanggo sel,

Panganggone glukosa jaringan sing kurang (kanthi IDDM, mung glukosa 5% diowahi dadi lemak, glikolisis lan sintesis glikogen)

Peningkatan glukosa (glikogenolisis lan GNG saka asam amino).

Glukosa bebas bisa uwal saka sel menyang getih. Yen konten plasma ngluwihi ambang ginjel (10 mmol / L), glukosa wis diamati. Ing kasus iki, volume urin mundhak amarga diuresis osmotic, i.e. polyuria, dehidrasi lan polydipsia (kakehan banyu sing gedhe banget) diamati. Glucosuria nyebabake kalori sing signifikan (4,1 kcal saben 1 g glukosa excreted), sing, sing dikombinasikake karo aktivasi proteolisis lan lipolysis, nyebabake bobot awak sing abot, sanajan tambah napsu (polyphagy).

Keuntungan lipolisis liwat lipogenesis nyebabake kandungan asam lemak ing plasma. Yen ngluwihi kemampuan ati kanggo ngoksidasi asam lemak menyang karbon dioksida lan banyu, sintesis awak keton diaktifake lan ketonemia lan ketonuria, peralihan ing pH getih kanthi pengembangan metabolisme metabolik, diamati. Saka pasien teka mambu aseton, sing dirasakake sanajan adoh. Yen sampeyan ora mlebu insulin, pasien bakal mati saka koma diabetes. Penurunan kegiatan lipoprotein lipase ngganti aspek pecahan LP, minangka aturan, tingkat VLDL lan LDL mundhak, sing ndadékaké perkembangan aterosklerosis. Kanthi diabetes jinis 1, kapal cilik luwih kerep kena pengaruh, kayata. microangiopathies berkembang, sing bisa ngetokake awake dhewe, minangka aturan, kanthi bentuk arteriosklerosis serebral, lan asring asring ana ing penyakit jantung iskemik. Kebetulan diabetes saiki diarani ora mung masalah endokrinologi, nanging uga kardiologi.

Sintesis protein sing suda, aktifitas bosok, lan nyuda transportasi asam amino dadi sel nyebabake hiperaminoacidemia lan aminoaciduria (i.e., kelangan nitrogen ing cipratan). Katabolisme asam amino sing tambah nyebabake peningkatan urea ing getih lan nambah ekskresi ing urin. Mangkono, kekurangan insulin ing manungsa diiringi keseimbangan nitrogen negatif.

Dadi, tandha-tandha utama diabetes didhaptar. Ana macem-macem bentuk diabetes, beda-beda ing keruwetan lan sajroning gejala. Dadi, jinis penyakit sing paling entheng (sing diarani diabetes mellitus, laten, prediabetes) mung diwujudake kanthi luwih gedhe tinimbang hiperglikemia normal sawise mangan, i. suda toleransi glukosa.

Macem-macem bentuk diabetes bisa ditemtokake dening sekresi hormon liyane mboten saget, kayata, tiroid (hipotiroidisme luwih umum, sing ngrampungake diabetes, hiperfungsi tiroid ing diabetes kurang umum lan nyebabake komplikasi sing luwih sithik).

Komplikasi biokimia diabetes

Saliyane owah-owahan metabolisme lipid, hiperlisemia duwe peran gedhe ing pangembangan. Jaringan kasebut kena pengaruh ing endi glukosa nembus insulin kanthi mandhiri: ginjel, retina lan lensa mata, saraf lan arteri. Ing wong, konsentrasi glukosa padha karo getih, i. ndhuwur normal. Iki nyebabake protein glikosilasi nonenzymatic, umpamane, kolagen lan protein liyane membran ruang paling ngisor. Glikosilasi ngganti sipat protein lan ngganggu fungsine, umpamane glikosilasi hemoglobin nambah karemenan kanggo oksigen, jaringan luwih akeh diwenehake karo oksigen. Glikosilasi HDL nyebabake kacepetan katabolisme, lan glikosilasi LDL ngeculake penghapusan getih lan bosok, i.e. tingkat HDL mudhun, lan LDL mundhak, sing nyebabake pangembangan aterosklerosis. Ing sawetara sel (sel tembok arteri, sel Schwann, eritrosit, lensa lan retina, testis), glukosa kapapar reduktase aldzo gumantung NADP kanthi pembentukan alkohol 6-atom - sorbitol. Sorbitol nembus ora apik liwat membran sel; pangumpulan kasebut nyebabake pembengkakan osmotik sel lan fungsi mboten saget. Bengkak lensa lan akumulasi protein glikosilasi ing njero awan lan awan. Saraf kasebut kena pengaruh kapiler saka ginjel, retina (nganti buta), lsp. Mangkono, ing perawatan diabetes, dheweke nyoba njaga tingkat glukosa sing cedhak karo normal.

Mekanisme tumindak insulin

Biokimia insulin yaiku ningkatake lan nyepetake glukosa liwat membran sel. Stimulasi tambahan insulin nyepetake kaping transportasi glukosa.

Mekanisme tumindak insulin lan biokimia proses kasebut ing ngisor iki:

1. Sawise administrasi insulin, paningkatan jumlah protein transportasi khusus ing membran sel ana. Iki ngidini sampeyan mbusak glukosa saka getih kanthi cepet lan kerugian energi paling sithik lan ngolah kakehan sel lemak. Yen kekurangan ing produksi insulin, kanggo nyengkuyung jumlah protein transportasi sing dibutuhake, luwih stimulasi karo insulin dibutuhake.
2. Insulin nambah kegiatan enzim sing melu sintesis glikogen liwat rantaian interaksi sing kompleks lan nyegah proses bosok.

Biokimia insulin kalebu ora mung partisipasi metabolisme glukosa. Insulin aktif ing metabolisme lemak, asam amino, lan sintesis protein. Insulin uga positif mangaruhi proses transkripsi gen lan réplikasi. Ing jantung manungsa, otot balung, insulin digunakake kanggo nandhakake luwih saka 100 gen

Ing ati lan ing jaringan adipose dhewe, insulin nyegah risak lemak, minangka asil, konsentrasi asam lemak langsung ing getih mudhun. Patut, risiko deposit kolesterol ing kapal dikurangi lan sambung tembok tembok prau dibalekake.

Sintesis lemak ing ati ing pengaruh insulin dirangsang dening acetylCoA-carboxylase lan enzim lipoprotein lipase. Iki ngresiki getih, lemak dicopot saka aliran getih umum.

Partisipasi metabolisme lipid dumadi saka sudut pandang utama:

• Sintesis asam lemak ditambah nalika aktifitas karboksilatase acetyl CoA,
• Aktivitas lipase jaringan mudhun, proses lipolisis dicegah,
• Inhibition pambentukan awak keton ditindakake, amarga kabeh energi diowahi dadi sintesis lipid.

Sintesis biologis lan struktur insulin

Hormon ing bentuk preproinsulin disintesis ing sel beta khusus pulau Langerhans sing ana ing pankreas. Jumlah volume isine udakara 2% saka total kelenjar. Kanthi nyuda kegiatan saka pulau, kekurangan hormon sintesis dumadi, hiperklikemia, pangembangan penyakit endokrin.

Sawise ngilangi rantai sinyal khusus saka preproinsulin, proinsulin dibentuk, sing kalebu rantai A lan B kanthi nyambungake C-petid. Nalika hormon diwasa, proteinase njupuk chain peptide, sing diganti karo rong jembatan disulfida. Tuwa wis ana ing apparatus Golgi lan ing rahasia sel beta.

Hormon diwasa ngemot 21 asam amino ing rantai A lan 30 asam amino ing rantai kaloro. Sintesis udakara rata-rata udakara jam, kaya dene hormon sing bisa ditindakake kanthi langsung. Molekul stabil, ngganti asam amino ditemokake ing bagean sing ora pati penting ing rantai polypeptide.

Reseptor sing tanggung jawab kanggo metabolisme insulin yaiku glikoprotein sing dumunung langsung ing membran sel. Sawise proses tangkap lan metabolis, struktur insulin dirusak, reseptor bali menyang permukaan sel.

Rangsangan sing njedulake pembebasan insulin yaiku peningkatan glukosa. Ing anané protein khusus - transporter ing plasma getih, umur setengah nganti 5 menit. Ora perlu protein tambahan kanggo transportasi, amarga hormon mlebu langsung menyang urat pankreas lan saka ing kana vena portal. Ati minangka target utama kanggo hormon. Nalika mlebu ing njero ati, sumber daya ngasilake 50% saka hormon kasebut.

Sanajan kasunyatan manawa prinsip tumindak kanthi basis bukti - asu sing nandhang diabetes kanthi artifisial nalika mbusak pankreas, dituduhake ing pungkasan abad kaping 19, ing tingkat molekuler, mekanisme interaksi terus nyebabake debat sing digawe panas lan durung dingerteni. Iki ditrapake kanggo kabeh reaksi karo gen lan metabolisme hormonal. Kanggo perawatan diabetes, insulin porcine lan pedhet wiwit digunakake ing 20s abad kaping-20.

Apa bebaya kekurangan insulin ing awak

Kanthi kekurangan produksi alami insulin utawa kanthi karbohidrat sing gedhe banget saka panganan, prasyarat kanggo pangembangan diabetes mellitus, penyakit metabolik sistemik.

Gejala ing ngisor iki dadi pratandha karakteristik gangguan metabolis awal:

• Kekekalan terus, dehidrasi. Nutrisi memuji jumlah banyu sing mabuk. Kasunyatane, kondhisi iki ndhisiki diabetes mellitus lan bisa nganti pirang-pirang wulan utawa nganti pirang-pirang taun. Kondisi kasebut khas banget kanggo penyalahgunaan glukosa, penggemar fitness, wakil kerja mental kanthi karya sedentary lan karya otak sing aktif.
• Kerep urination. Penyayang fitness bungah - bobot biasane normal, awak mbusak racun. Pegawe sedanen percaya yen dekongestan wis kerja. Yen jumlah volume cairan sing dicabut luwih saka 4-5 liter, iki minangka gejala nyeri.
• Kelemahane otot, kahanane lemes, lemes.
• Ketonemia, nyeri ing ginjel, ati, ambune aseton saka tutuk utawa saka urin.
• Reaksi positif instan awak kanggo gulali - kapasitas kerja dibalekake maneh, pasukan lan ide anyar katon.
• Tes getih bakal nuduhake saliyane gula getih dhuwur, paningkatan asam lemak, ing kolesterol tartamtu. Urinalysis bakal nuduhake anané aseton ing cipratan.

Ngerti mekanisme tumindak insulin lan biokimia umum proses ing awak mbantu mbantu diet sing tepat lan ora mbebayani awak kanthi nggunakake dosis glukosa ing wangun murni, kayata, minangka stimulan, utawa dosis karbohidrat cepet.

Bebaya tambah konsentrasi insulin

Kanthi nutrisi sing tambah, tambah karbohidrat ing panganan, ekspresi fisik sing ekstrem, produksi insulin mundhak. Persiapan inulin digunakake ing olahraga kanggo nambah wutah jaringan otot, nambah stamina lan nyedhiyakake toleransi olahraga sing luwih apik.

Yen beban mandheg utawa regimen latihan saya sithik, otot bisa cepet banget, lan proses deposisi lemak ana. Imbangan hormonal diganggu, sing uga nyebabake diabetes.

Ing diabetes jinis 2, produksi insulin ing awak tetep ing tingkat normal, nanging sel dadi tahan kanggo menehi efek. Kanggo nggayuh efek normal, jumlah pinunjul saka jumlah hormon dibutuhake. Minangka akibat saka resistensi jaringan, gambar klinis sakabehe diamati, padha karo kekurangan hormon, nanging kanthi produksi gedhe banget.

Ya, babagan proses biokimia, kudu tetep tingkat glukosa getih ing tingkat normal

Kayane insulin disintesis bisa ngrampungake masalah komplikasi diabetes, kanthi cepet mbusak glukosa, lan normal metabolisme. Patut, ora bisa ngontrol tingkat gula. Nanging iki ora kaya ngono.

Hiperglikemia mengaruhi jaringan sing glukosa nembus bebas tanpa partisipasi insulin. Sistem saraf, sistem sirkulasi, ginjel, lan organ penglihatan ngalami. Peningkatan tingkat glukosa mengaruhi fungsi dhasar protein jaringan, lan sumber oksigen dadi rusak amarga ana owah-owahan ing hemoglobin.

Glikosilasi ngganggu fungsi kolagen - keruwetan lan kerentanan pembuluh getih, sing nyebabake perkembangan aterosklerosis. Komplikasi hiperlisemiaemia kalebu gedhe saka mata kristal, karusakan retina, lan pangembangan katarak. Tisu lan kapiler saka ginjel uga kena pengaruh. Kanggo ndeleng bebaya komplikasi, kanggo perawatan diabetes, luwih becik njaga level gula ing tingkat normal.

Udakara 6% saka populasi negara-negara sing paling akeh ngalami diabetes diabetes sing gumantung karo diabetes lan jumlah sing padha uga mbebayani amarga katergantungan insulin. Iki akeh jumlah, sing dikonfirmasi kanthi skala panggunaan hormon tiruan.

Konsumsi gula sing berlebihan, utamane ing omben-omben, karbohidrat cepet, goyang metabolisme manungsa, nyebabake pangembangan degeneratif lan penyakit. Saben taun, jumlah wong sing gumantung karo insulin sing mbutuhake bentuk eksogen hormon sing tambah akeh amarga kakebalan karo alam.