Функции инсулина и его значение для организма человека

Инсулин — это один из важнейших регулирующих гормонов для всего организма. В чем заключаются его основные функции и чем чреват недостаток этого вещества? Какие болезни появляются из-за дисбаланса инсулина?

Типы ферментов поджелудочной железы

Поджелудочная железа синтезирует много разных видов биологически активных веществ. От других составляющих человеческого организма она отличается тем, что способна к эндокринной и экзокринной секреции одновременно. Первый секреционный тип характеризуется выбросом гормонов непосредственно в кровяное русло, при втором типе все вещества выделяются в область тонкого кишечника.

Экзокринная составляющая занимает больше 95% объема всей поджелудочной. До 3% приходится на панкреатические островки (так же их называют островками Лангерганса), в которых синтезируются:

  • Глюкагон;
  • Инсулин;
  • С-пептиды.

Островки Лангерганса

Островки Лангерганса огибаются большим количеством капилляров, поэтому в них поступает много питательных веществ, которые нужны для обеспечения процессов секреции.
Гормоны, которые вырабатываются в них, оказывают влияние почти на все процессы метаболизма в организме.

Инсулин

Это гормон белковой природы. Он регулирует обмен веществ практически на всех уровнях жизнедеятельности. Первоочередно его действие направлено на поддержание углеводного баланса. Это происходит за счет усиления глюкозного транспорта сквозь клеточную мембрану клетки. Происходит запуск инсулинового рецептора и специального механизма, который регулирует количество и интенсивность деятельности мембранных белков. Именно эти составляющие переносят молекулы глюкозы в клетку и тем самым варьируют её концентрацию.

Мышечная тканьТранспорт глюкозы посредством инсулина больше всего важен для мышечной и жировой тканей, так как они являются инсулинозависимыми. Именно они составляют около 75% клеточной массы организма и осуществляют такие важные задачи как запасание и дальнейшее выделение энергии, движение, дыхание и другие.

Регулирование глюкозного уровня

Действие инсулина на обменные процессы энергии и питательных компонентов достаточно сложное. Реализация большинства эффектов от него зависит от способности инсулина влиять на активность некоторых ферментов. Инсулин является единственным гормоном, который регулирует уровень сахара в крови. Это его базовая функция. Она производится посредством:

  • Активирования работы ферментов, поддерживающих гликолиз (окисление молекулы глюкозы с получением из неё двух молекул пировиноградной кислоты);
  • Подавление гликогенеза — выработки глюкозы и других компонентов в клетках печени;
  • Усиление абсорбции молекул сахара;
  • Стимулирование продуцирования гликогена — инсулиновый гормон, который ускоряет полимеризацию молекул глюкозы в гликоген мышечными и печеночными клетками.

Действие инсулина происходит за счет белка-рецептора. Он представляет собой сложный мембранный белок интегрального типа. Белок построен из субъединиц а и b, которые образованы посредством полипептидной цепи. Инсулин состыковывается с частицей а, при соединении её конформация меняется. В этот момент частица b становится тирозинкиназно активной. После этого запускается целая цепь реакций с активацией разных ферментов.

Ученые ещё не до конца изучили процесс взаимодействия инсулина и рецептора. Известно, что в промежуточном периоде синтезируются диацилглицеролы и инозитолтрифосфат, которые активируют протеинкиназу С. Эти вещества стимулируют включение в мембрану цитоплазматических везикул с белком-переносчиком сахара в составе. Из-за увеличения свободных переносчиков глюкозы в клетку поступает больше.

Как можно понять, регуляция глюкозного уровня — это многоэтапный и технически сложный процесс. На него влияет слаженная работа всего организма и множество других факторов. Гормональная регуляция — одна из самых важных в этом динамическом равновесии. В норме уровень сахара должен составлять от 2,6 до 8,4 ммоль/литр крови. В поддерживании этого уровня (помимо гипогликемических гормонов) так же принимают участие гормоны роста, глюкагон и адреналин. Они относятся у гипергликемическим гормонам.

Читайте также:  Инсулин ультракороткого действия - инновационный препарат, который имеет массу преимуществ

Если концентрация сахара в крови становится ниже физиологической нормы, синтез инсулина начинает замедляться (при этом останавливаться он не должен).
Когда уровень глюкозы становится критически низким, начинают высвобождаться гормоны гипергликемического типа (их так же называют контринсулярными). Они стабилизируют глюкозный баланс. Очень маленький % сахара в крови называется гипогликемией. Такое состояние очень опасно для организма из-за сильного недостатка энергии и питательных веществ, которые нужны для деятельности всего организма. Крайняя степень гипогликемии — гипогликемическая кома.

Гипогликемия и гипергликемия

Эти вещества стимулируют выделение сахара из клеточного запаса. Гормоны стресса и адреналин в том числе тормозят выброс инсулина в кровь. Таким образом и поддерживается оптимальный баланс.

Другие функции инсулина

Помимо глюкозного регулирования инсулин имеет ряд анаболических и антикатаболических эффектов;

Анаболические Антикатаболические
  • Усиление усваиваемости аминокислотных соединений в клетках (особенно валин и лейцин);
  • Катализирование репликации ДНК и биосинтеза белков;
  • Ускорение клеточного транспорта ионов Mg, K, Ph;
  • Катализация продуцирования жирных кислот и их этерификации (в жировых и печеночных тканях инсулиновые соединения помогают глюкозе мобилизироваться в жиры или трансформироваться в триглицерид).
  • Снижение интенсивности липолиза — процесса поступления жирнокислотных молекул в кровь;
  • Подавление белкового гидролиза — дегидрации белковых соединений.

Анаболические эффекты помогают ускорить создание и обновление некоторых клеток, тканей или мышечных структур. Благодаря им поддерживается объем мышечной массы в организме человека, контролируется энергетический баланс. Антикатаболический эффект направляется на торможение белкового распада и зажирения крови. Это так же влияет на рост мышц и % жира в организме.

Инсулин для спортсменов
Спортсмены часто колят себе инсулин для наращивания мышц

Что происходит с организмом, если нет инсулина

Во-первых — нарушается транспорт глюкозы. При отсутствии инсулина не происходит активация белков, которые переносят сахар. В итоге глюкозные молекулы остаются в крови. Происходит двухстороннее негативное влияние на:

  1. Состояние крови. Из-за чрезмерного количества сахара она начинает загущаться. Вследствие этого могут образовываться тромбы, они преграждают кровяной поток, полезные вещества и кислород не попадают во все структуры организма. Начинается голодание и последующее отмирание клеток и тканей. Тромбоз может привести к таким серьезным заболеваниям как варикоз (в разных отделах тела), лейкоз и другим серьезным патологиям. В некоторых случаях тромбы могут создавать такое большое давление внутри сосуда, что последний разрывается.
  2. Обменные процессы в клетке. Глюкоза — это основной источник энергии для организма. Если её не хватает, все внутриклеточные процессы начинают тормозиться. Таким образом клетка начинает деградировать, не обновляется, не растет. Кроме того глюкоза перестает превращаться в энергетический запас и в случае недостатка энергии будут идти в расход не жировые ткани, а мышечные. Человек начнет стремительно терять вес, станет слабым и дистрофичным.

Во-вторых, нарушатся процессы анаболизма. Аминокислоты в организме начнут усваиваться хуже и из-за их недостатка будет отсутствовать плацдарм для синтеза белков и репликации ДНК. Ионы разных элементов станут поступать в клетки в недостаточном количестве, вследствие этого энергетический обмен притупится. Особенно плохо это скажется на состоянии мышечных клеток. Жир в организме плохо будет расщепляться, поэтому человек станет набирать лишний вес.

Так как притупляется и антикатаболический эффект, в организме начинают преобладать процессы катаболизма.
Липолиз обеспечивает самую большую выработку АТФ (энергия), когда он ингибируется — жирные кислоты превращаются не в энергию, а в жир. Так же усиливается белковый гидролиз, вследствие которого распадается белок. Его недостаток негативно сказывается на состоянии мышц.
Читайте также:  Инсулин Изофан - человеческий гормон, сделанный с применением генной инженерии

Головная больЭти процессы клеточного уровня практически сразу сказываются на общем состоянии организма. Человеку становится сложнее делать повседневные задачи, он ощущает головные боли и головокружения, тошноту, может терять сознание. При сильной потере веса он чувствует животный голод.

Недостаток инсулина может быть причиной серьезных заболеваний.

Какие болезни вызывает инсулиновый дисбаланс

Самой частой болезнью, связанной с нарушением уровня инсулина, считается сахарный диабет. Его разделяют на два типа:

  1. Инсулинозависимый. Причиной становится нарушение функции поджелудочной железы, она вырабатывает инсулина слишком мало или не продуцирует его вообще. В организме начинаются уже описанные процессы. Пациентам с сахарным диабетом 1 типа назначается ввод инсулина извне. Это делается посредством специальных инсулин содержащих препаратов. В них может быть инсулин животной или синтетической природы. Все эти средства представлены в виде растворов для инъекций. Чаще всего уколы ставят в область живота, плеча, лопаток или передней поверхности бедер.
  2. Инсулиннезависимый. Этот тип диабета характеризуется тем, что поджелудочная синтезирует достаточно инсулина, при этом ткани являются резистентными к этому веществу. Они теряют чувствительность к инсулину, вследствие чего у больного наблюдается хроническая гипергликемия. В такой ситуации регулирование уровня сахара осуществляется контролем питания. Уменьшается потребление углеводов и учитывается гликемический индекс всех потребляемых продуктов. Пациенту разрешается есть продукты только с медленными углеводами.

Существуют и другие патологии, при которых диагностируется дисбаланс природного инсулина:

  • Заболевания печени (гепатиты всех типов, цирроз и другие);
  • Синдром Кушинга (хронический избыток гормонов, которые продуцирует кора надпочечников);
  • Избыточный вес (в том числе разные степени ожирения);
  • Инсулинома (опухоль, которая непроизвольно выбрасывает в кровь лишний инсулин);
  • Миотония (заболевание нервно-мышечного комплекса, при котором происходят непроизвольные движения и спазмы в мышцах);
  • Избыток гормонов роста;
  • Инсулинорезистентность;
  • Нарушение функционирования гипофиза;
  • Опухоли в области надпочечников (нарушается синтез адреналина, регулирующего уровень сахара);
  • Другие заболевания поджелудочной железы (опухоли, панкреатит, воспалительные процессы, наследственные болезни и прочее).

 

Вызывать нарушение концентрации инсулина так же могут физические и психические истощения. Такие явления обосновываются тем, что во время этих состояний организм тратит много резервных запасов для восстановления гомеостаза. Так же причиной может быть пассивный образ жизни, разные хронические и инфекционные болезни. В запущенных случаях, связанных с неправильным функционированием инсулина, у человека может возникнуть инсулиновый шок или синдром Сомоджи (хроническая инсулиновая передозировка).

Терапия этих патологий направляется на стабилизацию уровня инсулина. Чаще всего врачи назначают препараты с животным или искусственным инсулином. Если патологическое состояние было обусловлено чрезмерным поступлением сахара в организм — назначается специальная диета. В некоторых случаях назначается гормональная терпия. Если у пациента была выявлена миома — больного направляют на операцию и курс химиотерапии.

Вывод

Инсулин — многопрофильный гормон пептидной группы, которы влияет как на клеточные, так и на генерализированные процессы. Основная его задача — регулирование углеводного баланса. Так же он контролирует энергетический и вещественный обмен в разных структурах организма. Его недостаток чреват нарушением всех этих процессов.

Дисбаланс инсулина может вызвать появление сахарного диабета и ряда других опасных патологий. Некоторые из них не поддаются лечению и остаются с человеком на всю жизнь. Сильный недостаток и избыток этого вещества в некоторых случаях может привести к летальному исходу.

 

Ссылка на основную публикацию