Insulin

• Hypoglykämie

INSULIN (von lat. Insula - Insel), ein Hormon, das in den Pankreas-B-Zellen der Langerhans-Inseln produziert wird. Das Humaninsulinmolekül (Mol. M. 5807) besteht aus zwei Peptidketten (A und B), die durch zwei Disulfidbrücken verbunden sind; Die dritte Disulfidbrücke befindet sich in der Kette A (siehe die Formel der Buchstaben; siehe die Bezeichnung in Art. Aminosäuren).

Und Nsulin in allen Wirbeltieren gefunden. In großen Säugetieren unterscheiden sich Insulinmoleküle in der Aminosäurezusammensetzung nur an den Positionen 8, 9 und 10 der Kette A und an der Position 30 der Kette B (siehe Tabelle). Bei Fischen, Vögeln und Nagetieren sind Unterschiede in der Insulinstruktur signifikant.

Insulin ist in der Umwelt stabil.

INSULIN (Insel der lateinischen Insula, Insel) - Pankreashormon; gehört zur Gruppe der Proteinpeptidhormone.

L.V. Sobolev bewies im Jahr 1900, dass die Pankreasinseln von Langerhans (siehe) der Ort der Bildung einer Substanz sind, die den Kohlenhydratstoffwechsel im Körper reguliert. Im Jahr 1921 erhielten F. Banting und Best (S. N. Best) Insulinextrakt aus Pankreasgewebe von Inseln. Im Jahr 1925 wurde I. in kristalliner Form erhalten. 1955 untersuchte F. Sanger die Aminosäuresequenz und legte die Struktur von I. Rindern und Schweinen fest.

Das relative Molekulargewicht von P.-Monomer beträgt ca. 6000. Molekül I. enthält 51 Aminosäuren und besteht aus zwei Ketten; Die Kette mit N-terminalem Glycin wird als A-Kette bezeichnet und besteht aus 21 Aminosäuren, die zweite - die B-Kette - aus 30 Aminosäuren. Und - und B-Ketten sind durch eine Disulfidbindung verbunden, die Integrität des Schnitts spielt eine große Rolle bei der Konservierung von Biol, der Aktivität des Moleküls I. (siehe folgende Formel).

Die Aminosäurezusammensetzung, die den I. menschlichen Schweinen am nächsten kommt, unterscheidet sich nur durch eine Aminosäure in der B-Kette (anstelle von Threonin in der 30. Position ist Alanin).

Der Inhalt

Insulinbiosynthese, Regulierung der Insulinsekretion

I. wird in basophilen Insulozyten (Betazellen) der Pankreasinseln von Langerhans aus seinem Vorgänger Proinsulin synthetisiert. Zum ersten Mal wurde Proinsulin in den späten 60er Jahren von D. F. Steiner entdeckt. Proinsulin - einkettiges Polypeptid mit einem relativen mol. Gewicht ca. 10.000 enthält mehr als 80 Aminosäuren. Proinsulin ist ein Molekül P., als ob es von einem Peptid geschlossen wäre, das als verbindendes oder C-Peptid bezeichnet wurde; dieses Peptid macht das Molekül I. biologisch inaktiv. Laut Immunol liegen die Eigenschaften von Proinsulin nahe bei I. Proinsulin wird an den Insulozyten-Ribosomen synthetisiert, dann wird das Proinsulin-Molekül entlang der Zisternen des zytoplasmatischen Retikulums in den Lamellarkomplex (Golgi-Komplex) überführt, von dem die neu gebildeten Sekretgranulate, die Proinsulin enthalten, abgetrennt werden. In sekretorischen Granulaten wird unter Einwirkung von Enzymen C-Peptid von Proinsulin getrennt und es bildet sich I. Der Prozess der enzymatischen Umwandlung von Proinsulin läuft in ab. mehrere Stufen, durch die Insulin gebildet wird, Zwischenformen von Pro-Insulin und C-Peptid. Alle diese Substanzen besitzen unterschiedliche Biol- und Immunaktivität und können an der Regulation verschiedener Arten des Stoffwechsels beteiligt sein. Die Verletzung der Umwandlungsprozesse von Proinsulin in I führt zu einer Änderung des Verhältnisses dieser Substanzen, zu Auftreten von abnormalen Formen von I. Und als Folge davon eine Verschiebung der Regulation des Stoffwechsels.

Der Eintritt von Hormonen in das Blut wird durch mehrere Mechanismen reguliert, von denen einer für mich (Triggersignal) eine Erhöhung des Blutzuckers ist (siehe Hyperglykämie); Die wichtige Rolle bei der Regulierung des Zugangs ist, ich gehöre zu den Mikroelementen, so die Hormone. Pfad (hauptsächlich Sekretin), Aminosäuren und auch c. n c. (siehe Hormone).

Die Umwandlung von Insulin im Körper

Beim Eintritt in den Blutstrom bildet ein Teil von I. Komplexe mit Plasmaproteinen - den sogenannten. gebundenes Insulin, der andere Teil verbleibt in Form von freiem Insulin. L.K. Staroseltseva und Sotr. (1972) fanden heraus, dass es zwei Formen des assoziierten I gibt: eine Form - der Komplex I mit Transferrin, die andere - der Komplex I mit einer der Komponenten des Serum-Alpha-Globulins. Freies und gebundenes I. unterscheiden sich in biologischer Hinsicht, in Immun und physisch. Eigenschaften sowie die Wirkung auf Fett- und Muskelgewebe, die Zielorgane sind und als Insulin-empfindlich und als Gewebe bezeichnet werden. Free I. reagiert mit Antikörpern gegen kristallines P. und stimuliert die Glukoseabsorption durch Muskel und bis zu einem gewissen Grad Fettgewebe. Assoziiertes I. reagiert nicht mit Antikörpern gegen kristallines P., stimuliert die Glukoseaufnahme durch Fettgewebe und hat praktisch keinen Einfluss auf diesen Prozess im Muskelgewebe. Assoziiertes I. unterscheidet sich von der freien Stoffwechselrate durch sein Verhalten im elektrophoretischen Bereich während der Gelfiltration und Dialyse.

Bei der Extraktion von Blutserum mit Ethanol-Salzsäure wurde gemäß Biol eine Substanz erhalten, deren Wirkungen ähnlich wie ich waren. Diese Substanz reagierte jedoch nicht mit Antikörpern, die gegen kristallines P. erhalten wurden, und wurde daher als "nicht unterdrückte Insulin-ähnliche Plasmaaktivität" oder "Insulin-ähnliche Substanz" bezeichnet. Das Studium der Insulin-ähnlichen Aktivität ist von großer Bedeutung. "Nicht unterdrückte Insulin-ähnliche Plasmaaktivität" wird von vielen Autoren als eine der Formen von I betrachtet. Dank der Bindungsprozesse von I. an Serumproteine ​​wird dessen Abgabe an die Gewebe sichergestellt. Darüber hinaus ist das assoziierte I. eine Form der Speicherung des Hormons im Blut und erzeugt eine Reserve von aktivem I. im Blutkreislauf. Ein gewisses Verhältnis von freiem und assoziiertem I. sichert die normale Funktion des Körpers.

Die Zahl der im Blutkreislauf zirkulierenden I. wird nicht nur von der Sekretionsrate bestimmt, sondern auch von der Metabolisierungsrate in peripheren Geweben und Organen. Die aktivsten Prozesse des Stoffwechsels I. verlaufen in der Leber. Es gibt verschiedene Annahmen über den Mechanismus dieser Prozesse in der Leber. Es wird festgestellt, dass es zwei Stufen gibt - die Wiederherstellung von Disulfidbrücken im Insulinmolekül und die Proteolyse unter Bildung biologisch inaktiver Peptidfragmente und Aminosäuren. Es gibt mehrere insulininduzierende und insulinabbauende Enzymsysteme, die am Metabolismus von I beteiligt sind. Dazu gehören das insulininduzierende Enzymsystem [Proteindisulfidreduktase (Glutathion)] und das Insulinabbauenzymsystem, das durch drei Arten proteolytischer Enzyme dargestellt wird. Durch die Wirkung der Proteindisulfidreduktase werden die S - S - Brücken wiederhergestellt, und die Bildung der A - und B - Ketten von I. folgt ihrer Proteolyse zu einzelnen Peptiden und Aminosäuren. Neben der Leber tritt der Stoffwechsel von I. in Muskel- und Fettgewebe, Nieren, Plazenta auf. Die Rate von Stoffwechselprozessen kann als Kontrolle über die Menge an aktivem I dienen und spielt eine große Rolle bei der Pathogenese von Diabetes mellitus. Die Periode Biol, Halbverfall von I. Person - ca. 30 min

Biologische Wirkung von Insulin

I. ist ein universelles anaboles Hormon. Eine der auffälligsten Wirkungen von I. - die hypoglykämische Wirkung. Wirkt sich auf alle Arten des Stoffwechsels aus: stimuliert den Stofftransport durch die Zellmembran, fördert die Glukoseverwertung und die Bildung von Glykogen, hemmt die Glukoneogenese (siehe Glykolyse), hemmt die Lipolyse und aktiviert die Lipogenese (siehe Fettstoffwechsel), erhöht die Intensität der Proteinsynthese. I. die normale Oxidation von Glukose im Krebszyklus (Lunge, Muskeln, Nieren, Leber) gewährleistet, fördert die Bildung von hochenergetischen Verbindungen (insbesondere ATP) und die Aufrechterhaltung des Energiegleichgewichts der Zellen. Und es ist notwendig für das Wachstum und die Entwicklung des Organismus (es wirkt in Synergie mit dem somatotropen Hormon der Hypophyse).

Alle biologischen Wirkungen I. sind unabhängig voneinander und unabhängig voneinander, jedoch ist die Endwirkung I. in Fiziol-Bedingungen die direkte Stimulierung biosynthetischer Prozesse und die gleichzeitige Versorgung von Zellen mit "Konstruktionsmaterial" (z. B. Aminosäuren) und Energie (Glukose). Die vielfältigen Wirkungen von I. werden durch Wechselwirkung mit Zellmembranrezeptoren und Weiterleiten des Signals (Information) in die Zelle zu den entsprechenden Enzymsystemen realisiert.

Fiziol, Antagonist I. bei der Regulierung des Kohlenhydratstoffwechsels und bei der Sicherstellung des für die Vitalaktivität des Körpers optimalen Blutzuckerspiegels ist Glucagon (siehe) sowie einige andere Hormone (Schilddrüse, Nebennieren, Wachstumshormon).

Verletzungen der Synthese und Sekretion von Insulin können unterschiedlicher Natur sein und unterschiedlichen Ursprungs sein. Also, Insuffizienz der Sekretion und führt zu einer Hyperglykämie und Entwicklung eines Diabetes mellitus (vgl. Diabetes mellitus, Ätiologie und Pathogenese). Eine übermäßige Bildung von I. wird beispielsweise mit einem hormonell aktiven Tumor beobachtet, der von den Betazellen der Pankreasinseln (siehe Insuloma) ausgeht, und wird klinisch durch die Symptome des Hyperinsulinismus ausgedrückt (siehe).

Methoden zur Bestimmung des Insulins

Methoden zur Bestimmung von Insulin können bedingt in biologische und Radioimmunerkrankungen unterteilt werden. Biol-Verfahren basieren auf der Stimulation der Absorption von Glukose durch Insulin-empfindliche Gewebe unter dem Einfluss von I. Bei Biol verwendet das Verfahren einen Zwerchfellmuskel und epididymales Fettgewebe, das von Ratten reiner Linien gewonnen wird. Kristallines I. oder menschliches Serum, das getestet wurde, und Präparate des Zwerchfellmuskels oder epididymalen Fettgewebes (besser isolierte Fettzellen, die aus epididymalem Fettgewebe stammen) in einem Puffer p-re, der eine bestimmte Konzentration an Glukose enthält, werden in einen Inkubator gegeben. Entsprechend dem Grad der Glukoseaufnahme durch das Gewebe und dementsprechend seinem Verlust aus dem inkubierten Medium wird der Gehalt an I. im Blut unter Verwendung einer Standardkurve berechnet.

Die freie Form I. verbessert die Absorption von Glukose hauptsächlich am Zwerchfellmuskel, mit einem Schnitt, der zugehörigen Form I., reagiert praktisch nicht, daher kann mit Hilfe der Zwerchfellmethode die Menge an freiem I bestimmt werden. Die Aufnahme von Glukose durch das epididymale Fettgewebe wird hauptsächlich durch die zugehörige Form I stimuliert. Bei freiem Fettgewebe kann freies I jedoch auch teilweise reagieren, so dass die während der Inkubation mit Fettgewebe erhaltenen Daten als Gesamtinsulinaktivität bezeichnet werden können. Fiziol, die Konzentrationen an freiem und gebundenem I. schwanken in sehr weiten Grenzen, was offensichtlich mit der individuellen Art der hormonellen Regulation von Stoffwechselprozessen zusammenhängt und durchschnittlich 150–200 μed / ml freie I. und 250–400 μed / ml betragen kann assoziiertes I.

Die Radioimmunmethode zur Bestimmung von I. basiert auf der Konkurrenz von markiertem und unmarkiertem I. in Reaktion mit dem Antikörper gegen I. in der analysierten Probe. Die Menge an radioaktivem I., die mit Antikörpern assoziiert ist, ist umgekehrt proportional zur Konzentration von I. in der analysierten Probe. Als erfolgreichste Variante der Radioimmun-Methode erwies sich die Doppelantikörper-Methode, die bedingt (schematisch) wie folgt dargestellt werden kann. Antikörper gegen I. werden an Meerschweinchen erhalten (die sogenannten Antikörper erster Ordnung) und verbinden sie mit markiertem I. (1251). Der resultierende Komplex wird mit Antikörpern zweiter Ordnung (vom Kaninchen erhalten) rekombiniert. Dies gewährleistet die Stabilität des Komplexes und die Möglichkeit der Substitutionsreaktion von markiertem I. zu unmarkiertem. Als Ergebnis dieser Reaktion bindet unmarkiertes I. an Antikörper, und markiertes I. geht in eine freie Zelle über.

Zahlreiche Modifikationen dieser Methode basieren auf dem Trennungsstadium von markiertem I. vom Komplex mit unmarkiertem I. Die Methode der Doppelantikörper ist die Grundlage für die Herstellung von vorgefertigten Kits für die Radioimmunmethode zur Bestimmung von I. (von Firmen aus England und Frankreich).

Insulinpräparate

Für honig. I. Ziele werden aus dem Pankreas von Rindern, Schweinen und Walen abgeleitet. Aktivität I. Bestimmung von Biol, durch (über die Fähigkeit, den Blutzuckergehalt bei gesunden Kaninchen zu senken). Nehmen Sie pro Wirkungseinheit (ED) oder einer internationalen Einheit (IE) eine Aktivität von 0,04082 mg kristallinen Insulins (Standard). I. verbindet sich leicht mit zweiwertigen Metallen, insbesondere mit Zink, Cobalt, Cadmium, und kann mit Polypeptiden, insbesondere mit Protamin, Komplexe bilden. Diese Eigenschaft wurde verwendet, um Drogen zu erzeugen. I. verlängerte Wirkung.

Je nach Wirkdauer gibt es drei Arten von Medikamenten I. Das kurzwirksame Medikament (ca. 6 Stunden) besteht aus Insulin (I. Rinder und Schweine). Das Arzneimittel mit einer durchschnittlichen Wirkdauer (10–12 Stunden) ist eine Suspension von amorphem Zinkinsulin - eine häusliche Zubereitung, die der siebenteiligen Zubereitung ähnlich ist. Wirkstoffe mit langer Wirkdauer umfassen Protamin-Zink-Insulin für Injektionen (16-20 Stunden Wirkung), Insulin-Protaminsuspension (18-24 Stunden), Zink-Insulinsuspension (bis zu 24 Stunden), kristalline Zinkinsulinsuspension ( bis zu 30-36 Stunden Aktion).

Farmakol, das Merkmal der am häufigsten verwendeten Medikamente I. und Formen ihrer Freisetzung - siehe hormonelle Zubereitungen, Tabelle.

Indikationen und Kontraindikationen

I. ist ein spezifisches Antidiabetikum und wird hauptsächlich bei Diabetes mellitus verwendet. Die absolute Indikation ist das Vorhandensein von Ketoazidose und diabetischem Koma. Die Wahl des Arzneimittels und seine Dosierung hängen von der Form und dem Schweregrad der Erkrankung, dem Alter und dem Allgemeinzustand des Patienten ab. Die Auswahl der Dosen und der Behandlung I. wird unter der Kontrolle von Blutzucker und Urin durchgeführt und der Zustand des Patienten wird überwacht. Eine Überdosis von I. droht mit einem starken Abfall des Blutzuckers, hypoglykämischem Koma. Spezifische Indikationen für die Verwendung bestimmter Arzneimittel I. bei Diabetes bei Erwachsenen und Kindern - siehe Diabetes mellitus, Behandlung.

I. Medikamente werden zur Behandlung bestimmter psychischer Erkrankungen eingesetzt. In der UdSSR wurde die Insulinbehandlung von Schizophrenie 1936 von A. S. Kronfeld und E. Ya. Sternberg angewendet. Mit dem Aufkommen von Neuroleptika wurde die I. Behandlung zur Methode der Wahl - siehe Schizophrenie.

In kleinen Dosen wird I. manchmal verschrieben für allgemeine Erschöpfung, Furunkulose, schwangeres Erbrechen, Hepatitis usw.

Alle Medikamente I. verlängerte Wirkung nur unter die Haut (oder intramuskulär) injiziert. Intravenös (zum Beispiel bei diabetischem Koma) können Sie nur eine Lösung von kristallinem Insulin zur Injektion eingeben. Es ist nicht möglich, Suspensionen von Zinkinsulin (und anderen Medikamenten mit verlängerter Wirkung) in die gleiche Spritze mit p-Rum-Insulin zur Injektion zu geben; Falls erforderlich, injizieren Sie Insulinlösung mit einer separaten Spritze zur Injektion.

Kontraindikation - eine Allergie gegen Und. Relative Kontraindikationen - Erkrankungen, die bei Hypoglykämie auftreten. Bei der Behandlung von Patienten, bei denen ich eine Herzinsuffizienz und zerebrale Durchblutungsstörungen habe, ist Vorsicht geboten.

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Insulin: welche Art von Hormon, Blutspiegel, Diabetes und andere Krankheiten, die Einführung

Was ist diese Substanz - Insulin, das so oft im Zusammenhang mit dem aktuellen Diabetes mellitus geschrieben und gesprochen wird? Warum wird es irgendwann nicht mehr in notwendigen Mengen hergestellt oder wird es im Überschuss synthetisiert?

Insulin ist eine biologisch aktive Substanz (BAS), ein Proteinhormon, das den Blutzuckerspiegel steuert. Dieses Hormon wird von Betazellen synthetisiert, die zum Inselapparat (Langerhans-Inseln) der Bauchspeicheldrüse gehören. Dies erklärt das Risiko, an Diabetes zu erkranken, wenn seine Funktionsfähigkeit verletzt wird. Neben Insulin werden auch andere Hormone im Pankreas synthetisiert, insbesondere der hyperglykämische Faktor (Glucagon), der von den Alpha-Zellen des Inselapparates produziert wird und auch an der Aufrechterhaltung einer konstanten Glukosekonzentration im Körper beteiligt ist.

Indikatoren für die Norm von Insulin im Blut (Plasma, Serum) eines Erwachsenen liegen im Bereich von 3 bis 30 µE / ml (oder bis zu 240 pmol / l).

Bei Kindern unter 12 Jahren sollten die Indikatoren 10 µU / ml (oder 69 pmol / l) nicht überschreiten.

Obwohl der Leser irgendwo die Norm bis zu 20 ICED / ml und irgendwo bis zu 25 ICED / ml erfüllt, kann die Rate in den verschiedenen Laboratorien geringfügig abweichen. Daher spenden Sie immer Blut für die Analyse. Sie müssen sich jedoch auf die genauen Daten (Referenzwerte) dieses Labors konzentrieren. was zu Forschungszwecken führt und nicht zu den in verschiedenen Quellen angegebenen Werten.

Unter erhöhtem Insulin kann sowohl Pathologie verstanden werden, zum Beispiel die Entwicklung eines Tumors der Bauchspeicheldrüse (Insulinom), als auch ein physiologischer Zustand (Schwangerschaft).

Eine Abnahme der Insulinspiegel kann auf die Entwicklung von Diabetes oder nur auf körperliche Ermüdung hindeuten.

Die Hauptrolle des Hormons ist Hypoglykämie.

Die Wirkung von Insulin im menschlichen Körper (und nicht nur im menschlichen Körper, da sich alle Säugetiere ähnlich sind) besteht in seiner Beteiligung an den Austauschprozessen:

• Mit diesem Hormon kann Zucker, der mit der Nahrung gewonnen wird, frei in die Zellen der Muskeln und des Fettgewebes eindringen und die Durchlässigkeit seiner Membranen erhöhen:
• Es induziert die Glukoseproduktion aus Glukose in den Leber- und Muskelzellen:
• Insulin trägt zur Anhäufung von Proteinen bei, erhöht deren Synthese und verhindert den Zerfall und Fettprodukte (es hilft Fettgewebe, Glukose zu erfassen und in Fett umzuwandeln (dies ist, wo überschüssige Fettreserven herkommen und warum übermäßige Liebe zu Kohlenhydraten zu Fettleibigkeit führt);
• Dieses Hormon erhöht die Aktivität von Enzymen, die den Abbau von Glukose fördern (anabole Wirkung), und stört die Arbeit anderer Enzyme, die Fette und Glykogen abbauen wollen (anti-katabolische Wirkung von Insulin).

Insulin ist überall, es ist an allen Stoffwechselprozessen beteiligt, die im menschlichen Körper ablaufen, aber der Hauptzweck dieser Substanz ist der Kohlenhydratstoffwechsel, da es das einzige hypoglykämische Hormon ist, während seine "Gegner", die hyperglykämischen Hormone, versuchen, den Zuckergehalt zu erhöhen Blut, viel mehr (Adrenalin, Wachstumshormon, Glucagon).

Zunächst löst der Mechanismus der Insulinbildung durch β-Zellen der Langerhans-Inseln eine erhöhte Konzentration von Kohlenhydraten im Blut aus, aber bevor das Hormon produziert wird, sobald eine Person ein Stück Essbares kaut, es schluckt und in den Magen befördert (und es nicht notwendig ist) Essen war Kohlenhydrat). Daher bewirkt Nahrung (beliebige) einen Anstieg des Insulinspiegels im Blut, und Hunger ohne Nahrung verringert im Gegenteil dessen Gehalt.

Darüber hinaus wird die Insulinbildung durch andere Hormone, erhöhte Konzentrationen bestimmter Spurenelemente im Blut wie Kalium und Calcium und eine erhöhte Menge an Fettsäuren stimuliert. Insulinprodukte werden am stärksten durch Wachstumshormon (Wachstumshormon) beeinträchtigt. Andere Hormone reduzieren ebenfalls in gewissem Maße die Insulinproduktion, beispielsweise Somatostatin, das von Delta-Zellen des Pankreas-Inselapparats synthetisiert wird, aber seine Wirkung hat nicht die Kraft von Somatotropin.

Es ist offensichtlich, dass Fluktuationen im Insulinspiegel im Blut von Änderungen des Glucosegehalts im Körper abhängen. Es ist also klar, warum die Untersuchung von Insulin mit Labormethoden gleichzeitig die Glucosemenge bestimmt (Bluttest auf Zucker).

Video: Insulin und seine Funktionen - medizinische Animation

Insulin- und Zuckerkrankheit beider Arten

Am häufigsten verändert sich die Sekretion und funktionelle Aktivität des beschriebenen Hormons bei Typ-2-Diabetes mellitus (nicht insulinabhängiger Diabetes mellitus - NIDDM), der häufig bei übergewichtigen älteren Menschen und älteren Menschen gebildet wird. Patienten fragen sich oft, warum Übergewicht ein Risikofaktor für Diabetes ist. Und dies geschieht wie folgt: Die Anhäufung von Fettreserven in übermäßigen Mengen wird von einer Erhöhung der Blutlipoproteine ​​begleitet, die wiederum die Anzahl der Rezeptoren für das Hormon reduzieren und die Affinität dazu verändern. Das Ergebnis solcher Störungen ist eine Abnahme der Insulinproduktion und folglich eine Abnahme ihres Blutspiegels, was zu einer Erhöhung der Glukosekonzentration führt, die aufgrund von Insulinmangel nicht rechtzeitig genutzt werden kann.

Übrigens beginnen einige Leute, die die Ergebnisse ihrer Analysen (Hyperglykämie, Lipidspektrum-Störungen) kennen gelernt haben, aktiv, nach Wegen zu suchen, um eine schreckliche Krankheit zu verhindern - sie setzen sich sofort auf eine Diät, die das Körpergewicht reduziert. Und sie machen das Richtige! Eine solche Erfahrung kann für alle Patienten mit Diabetesrisiko sehr nützlich sein: Durch rechtzeitige Maßnahmen können die Entwicklung der Erkrankung selbst und ihre Folgen sowie die Abhängigkeit von Medikamenten, die den Blutzucker im Blutserum reduzieren, auf unbestimmte Zeit verzögert werden.

Ein etwas anderes Bild zeigt sich bei Typ 1 Diabetes mellitus, der als Insulin-abhängig (IDDM) bezeichnet wird. In diesem Fall ist Glukose mehr als genug um die Zellen herum, sie baden einfach in der Zuckerumgebung, können jedoch aufgrund des fehlenden Leiters kein wichtiges Energiematerial aufnehmen. Es gibt kein Insulin. Zellen können Glukose nicht akzeptieren, und aufgrund ähnlicher Umstände treten im Körper Störungen anderer Prozesse auf:

• Das im Krebs-Zyklus nicht vollständig verbrannte Reservefett wird in die Leber geschickt und wirkt an der Bildung von Ketonkörpern mit;
• Eine signifikante Erhöhung des Blutzuckers führt zu einem unglaublichen Durst, eine große Menge Glukose beginnt im Urin ausgeschieden zu werden;
• Der Kohlenhydratstoffwechsel wird über einen alternativen Weg (Sorbit) geschickt, der einen Sorbitüberschuss bildet, der an verschiedenen Stellen abgelagert wird und pathologische Zustände bildet: Katarakt (in der Augenlinse), Polyneuritis (in den Nervenleitern), atherosklerotischer Prozess (in der Gefäßwand).

Der Körper versucht, diese Störungen auszugleichen, und regt den Abbau von Fetten an, wodurch der Triglyceridgehalt im Blut ansteigt, der Gehalt der nützlichen Cholesterinfraktion jedoch abnimmt. Atherogene Dysproteinämie reduziert die körpereigene Abwehr, was sich in einer Änderung anderer Laborparameter äußert (Fructosamin und glykosyliertes Hämoglobin erhöhen sich, die Elektrolytzusammensetzung des Blutes ist gestört). In diesem Zustand des absoluten Insulinmangels werden die Patienten geschwächt, möchten ständig trinken, sie produzieren viel Urin.

Bei Diabetes betrifft der Insulinmangel letztlich fast alle Organe und Systeme, das heißt, sein Mangel trägt zur Entwicklung vieler anderer Symptome bei, die das klinische Bild einer "süßen" Krankheit bereichern.

Was "erzählen" die Exzesse und Nachteile

Bei bestimmten pathologischen Zuständen kann mit einem erhöhten Insulinspiegel, dh einem Anstieg des Blutplasmas (Serum), gerechnet werden:

1. Insulinome sind Tumoren des Gewebes der Langerhans-Inseln, die unkontrolliert und große Mengen an hypoglykämischem Hormon produzieren. Dieses Neoplasma führt zu einem relativ hohen Insulinspiegel, während die Glukose beim Fasten reduziert wird. Für die Diagnose eines Pankreasadenoms dieses Typs wird das Verhältnis von Insulin und Glukose (I / G) nach der folgenden Formel berechnet: quantitativer Wert des Hormons im Blut, μE / ml: (Zuckergehalt am Morgen bei leerem Magen, mmol / l - 1,70).
2. Im Anfangsstadium der Bildung eines insulinabhängigen Diabetes mellitus beginnt der Insulinspiegel später zu sinken und der Zucker steigt an.
3. Fettleibigkeit In der Zwischenzeit müssen hier und bei einigen anderen Krankheiten Ursache und Wirkung unterschieden werden: In den frühen Stadien ist Adipositas nicht die Ursache von erhöhtem Insulin, im Gegenteil, ein hoher Hormonspiegel erhöht den Appetit und trägt zur schnellen Umwandlung von Glukose aus der Nahrung in Fett bei. Allerdings ist alles so miteinander verbunden, dass die Ursache nicht immer eindeutig nachvollzogen werden kann.
4. Lebererkrankung
5. Akromegalie. Bei gesunden Menschen senkt ein hoher Insulinspiegel schnell den Blutzucker, was die Synthese des Wachstumshormons stark stimuliert. Bei Patienten mit Akromegalie führt ein Anstieg der Insulinwerte und nachfolgende Hypoglykämie zu keiner besonderen Reaktion des Wachstumshormons. Diese Funktion wird als stimulierender Test zur Überwachung des Hormonhaushaltes verwendet (die intravenöse Injektion von Insulin bewirkt weder nach 1 Stunde noch nach 2 Stunden nach Insulinverabreichung einen besonderen Anstieg des Wachstumshormons).
6. Itsenko-Cushing-Syndrom. Die Störung des Kohlenhydratstoffwechsels bei dieser Erkrankung ist auf die erhöhte Sekretion von Glukokortikoiden zurückzuführen, die den Glukoseverwertungsprozess unterdrücken, der trotz des hohen Insulinspiegels in hohen Konzentrationen im Blut verbleibt.
7. Insulin ist bei Muskeldystrophie erhöht, was die Folge verschiedener Stoffwechselstörungen ist.
8. Schwangerschaft, normal, mit erhöhtem Appetit.
9. Erbliche Intoleranz gegen Fructose und Galactose.

Die Verabreichung von Insulin (schnell wirkend) unter der Haut bewirkt einen scharfen Sprung im Bluthormon des Patienten, mit dem der Patient aus einem hyperglykämischen Koma gebracht wird. Die Verwendung von Hormon- und Glukose-senkenden Medikamenten zur Behandlung von Diabetes mellitus führt auch zu einem Anstieg des Insulins im Blut.

Obwohl viele Menschen bereits wissen, dass es keine Behandlung für erhöhtes Insulin gibt, gibt es eine Behandlung für eine bestimmte Krankheit, bei der es einen ähnlichen "Riss" im Hormonstatus gibt und verschiedene Stoffwechselprozesse gestört sind.

Bei Diabetes mellitus und Typ 1 und 2 wird eine Abnahme des Insulinspiegels beobachtet. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Hormonmangel bei INCDD relativ ist und durch andere Faktoren als den absoluten Mangel an IDDM verursacht wird. Stresssituationen, intensive körperliche Anstrengung oder die Einwirkung anderer nachteiliger Faktoren führen zudem zu einem Abfall der quantitativen Werte des Hormons im Blut.

Warum ist es wichtig, den Insulinspiegel zu kennen?

Absolute Indikatoren für Insulinspiegel, die durch Laboruntersuchungen erhalten werden, haben an sich keinen großen diagnostischen Wert, da sie ohne quantitative Glukosekonzentrationswerte nicht viel sprechen. Bevor also Abnormalitäten im Körper im Zusammenhang mit dem Verhalten von Insulin beurteilt werden, sollte dessen Beziehung zu Glukose untersucht werden.

Zu diesem Zweck (zur Erhöhung der diagnostischen Signifikanz der Analyse) wird ein Test zur Stimulierung der Insulinproduktion durch Glukose (Stresstest) durchgeführt, der zeigt, dass hypoglykämisches Hormon, das von Betazellen des Pankreas erzeugt wird, bei Patienten mit latentem Diabetes mellitus zu spät kommt, ihre Konzentration langsamer ansteigt aber es erreicht höhere Werte als bei gesunden Menschen.

Neben dem Glukosetest wird bei der Diagnosesuche der provokative Test oder der sogenannte Fastentest verwendet. Die Essenz der Probe besteht darin, die Menge an Glukose, Insulin und C-Peptid (Proteinanteil des Proinsulinmoleküls) auf einem leeren Magen im Blut des Patienten zu bestimmen, wonach der Patient für einen Tag oder länger (bis zu 27 Stunden) in Nahrungsmitteln und Getränken begrenzt ist und alle 6 Stunden eine Indikatorstudie durchführt. von Interesse (Glukose, Insulin, C-Peptid).

Wenn also Insulin vorwiegend unter pathologischen Bedingungen gebildet wird, mit Ausnahme der normalen Schwangerschaft, bei der ein Anstieg des Spiegels auf physiologische Phänomene zurückzuführen ist, spielt das Aufzeigen einer hohen Konzentration des Hormons zusammen mit einer Abnahme des Blutzuckers eine wichtige Rolle bei der Diagnose:

• Tumorprozesse lokalisiert im Gewebe des Insularapparates der Bauchspeicheldrüse;
• Insel Hyperplasie;
• Glukokortikoide Insuffizienz;
• Schwere Lebererkrankung;
• Diabetes in der Anfangsphase seiner Entwicklung.

Inzwischen erfordern pathologische Zustände wie das Itsenko-Cushing-Syndrom, Akromegalie, Muskeldystrophie und Lebererkrankungen eine Untersuchung des Insulinspiegels, nicht so sehr zu Diagnosezwecken, sondern auch zur Überwachung der Funktion und Erhaltung der Gesundheit von Organen und Systemen.

Wie kann ich die Analyse machen und weitergeben?

Der Insulingehalt wird im Plasma (Blut wird mit Heparin in ein Reagenzglas entnommen) oder im Serum (Blut ohne Antikoagulans entnommen, zentrifugiert) bestimmt. Die Arbeit mit biologischem Material beginnt sofort (maximal in einer Viertelstunde), da dieses Medium längere Zeit ohne Behandlung nicht toleriert.

Vor der Studie wird dem Patienten die Bedeutung der Analyse und ihre Merkmale erläutert. Die Reaktion der Bauchspeicheldrüse auf Nahrungsmittel, Getränke, Medikamente und körperliche Anstrengung ist so, dass der Patient vor der Studie 12 Stunden hungern muss, keine schweren körperlichen Arbeiten ausführen und hormonelle Präparate ausschließen muss. Wenn letzteres nicht möglich ist, das heißt, die Medikation kann in keiner Weise ignoriert werden, dann wird auf dem Analyseblatt aufgezeichnet, dass der Test vor dem Hintergrund der Hormontherapie durchgeführt wird.

Eine halbe Stunde vor der Venenpunktion (Blut wird aus einer Vene abgenommen) zu einer Person, die auf eine Testschlange wartet, bieten sie an, sich auf eine Couch zu legen und so viel wie möglich zu entspannen. Der Patient sollte gewarnt werden, dass die Nichteinhaltung der Regeln die Ergebnisse und den Wiedereintritt in das Labor beeinflussen kann. Daher sind wiederholte Einschränkungen unvermeidlich.

Einführung von Insulin: Nur die erste Injektion ist schrecklich, dann die Gewohnheit

Da dem hypoglykämischen Hormon, das von der Bauchspeicheldrüse produziert wird, so viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde, wäre es nützlich, sich kurz auf Insulin zu konzentrieren, als Medikament, das für verschiedene pathologische Zustände und vor allem für Diabetes mellitus vorgeschrieben ist.

Die Einführung des Insulins durch die Patienten selbst ist zur Gewohnheit geworden, selbst Kinder im schulpflichtigen Alter können damit umgehen, wobei der behandelnde Arzt alle Feinheiten lehrt (verwenden Sie das Gerät zur Verabreichung von Insulin, befolgen Sie die Regeln der Asepsis, navigieren Sie mit den Eigenschaften des jeweiligen Arzneimittels). Nahezu alle Patienten mit Typ-1-Diabetes und Patienten mit schwerem insulinabhängigem Diabetes mellitus erhalten Insulininjektionen. Darüber hinaus werden einige Notfallzustände oder Komplikationen bei Diabetes ohne Wirkung anderer Medikamente durch Insulin gestoppt. Bei Typ-2-Diabetes wird jedoch nach Stabilisierung des Zustands des Patienten das hypoglykämische Hormon in der Injektionsform durch andere Mittel im Inneren ersetzt, um nicht mit den Spritzen zu spielen, zu berechnen und von der Injektion abzuhängen, was selbst ohne Gewohnheit ziemlich schwierig ist. einfache medizinische Manipulationsfähigkeiten.

Das beste Medikament mit einem Minimum an Nebenwirkungen und ohne ernsthafte Kontraindikationen erkannte Insulinlösung, die auf der Humaninsulinsubstanz basiert.

In seiner Struktur ähnelt das hypoglykämische Hormon der Pankreasdrüse des Schweins dem menschlichen Insulin am ehesten und hat in den meisten Fällen die Menschheit über viele Jahre gerettet, ehe (mittels Gentechnik) semisynthetische oder DNA-rekombinante Formen von Insulin erhalten wurden. Zur Behandlung von Diabetes bei Kindern wird derzeit nur Humaninsulin verwendet.

Insulininjektionen dienen zur Aufrechterhaltung normaler Glukosekonzentrationen im Blut, um Extreme zu vermeiden: Sprünge (Hyperglykämie) und Absinken der zulässigen Werte (Hypoglykämie).

Die Zuordnung der Insulintypen, die Berechnung ihrer Dosis nach den Merkmalen des Organismus, des Alters und der damit einhergehenden Pathologie wird ausschließlich vom Arzt individuell vorgenommen. Er lehrt den Patienten außerdem, wie er Insulin unabhängig injizieren kann, ohne auf Hilfe von außen zurückgreifen zu müssen, benennt Insulinabgabezonen, gibt Ratschläge zur Ernährung (die Nahrungsaufnahme sollte mit dem Eintrag eines hypoglykämischen Hormons in das Blut übereinstimmen), Lebensstil, Tagesablauf, Bewegung. Im Allgemeinen erhält der Patient in der Praxis des Endokrinologen alle notwendigen Kenntnisse, von denen seine Lebensqualität abhängt. Er kann sie nur richtig anwenden und alle Empfehlungen des Arztes strikt befolgen.

Video: über die Injektion von Insulin

Arten von Insulin

Patienten, die das hypoglykämische Hormon in einer Injektionsform erhalten, müssen herausfinden, welche Insulintypen zu welcher Tageszeit (und warum) verschrieben werden:

1. Ultrakurze, aber kurzwirksame Insuline (Humalog, Novorapid) - sie erscheinen im Blut von wenigen Sekunden bis zu 15 Minuten, der Höhepunkt ihrer Wirkung wird in eineinhalb Stunden erreicht, aber nach 4 Stunden ist der Körper des Patienten wieder ohne Insulin und dies muss berücksichtigt werden, falls dies der Fall ist Moment will dringend essen.
2. Kurzwirksame Insuline (Actrapid NM, Insuman Rapid, Humulin Regular) - die Wirkung tritt eine halbe Stunde bis 45 Minuten nach der Injektion auf und dauert 6 bis 8 Stunden, der Höhepunkt der hypoglykämischen Wirkung liegt im Bereich von 2 bis 4 Stunden nach der Verabreichung.
3. Insuline mittlerer Dauer (Khumulin NPH, Bazal Insuman, NM NM) - Man kann nicht erwarten, dass eine solche Insulinverabreichung schnell wirkt, sie tritt nach 1–3 Stunden auf, ist zwischen 6–8 Stunden am Höhepunkt und endet nach 10–14 Stunden ( in anderen Fällen bis zu 20 Stunden).
4. Lang wirkende Insuline (bis zu 20 - 30 Stunden, manchmal bis zu 36 Stunden). Der Vertreter der Gruppe: ein einzigartiges Medikament, das keinen Höhepunkt der Wirkung hat - Insulin Glargin, dessen Patienten unter dem Namen "Lantus" bekannter sind.
5. Lang wirkende Insuline (bis zu 42 Stunden). Als Vertreter kann das dänische Medikament Insulin Deglyudek genannt werden.

Langzeitwirkende und langlebige Insuline werden einmal täglich verabreicht. Sie sind nicht für Notfallsituationen geeignet (bis sie das Blut erreichen). Im Fall von Koma verwenden sie natürlich ultrakurze Insuline, die Insulin- und Glukosespiegel schnell wieder herstellen und sie ihrem Normalwert annähern.

Bei der Verschreibung verschiedener Insulintypen an den Patienten berechnet der Arzt die jeweilige Dosis, den Verabreichungsweg (unter die Haut oder in den Muskel), gibt die Mischungsregeln (falls erforderlich) und die Stunden der Verabreichung je nach Mahlzeit an. Wahrscheinlich hat der Leser bereits verstanden, dass die Behandlung von Diabetes mellitus (insbesondere Insulin) eine leichtfertige Einstellung zur Ernährung nicht toleriert. Die Mahlzeiten (Basic) und "Snacks" hängen sehr eng mit dem Insulinspiegel zum Zeitpunkt der Mahlzeit zusammen, daher muss der Patient selbst streng kontrolliert werden - seine Gesundheit hängt davon ab.

Insulin ist das jüngste Hormon.

Struktur

Insulin ist ein Protein, das aus zwei Peptidketten A (21 Aminosäuren) und B (30 Aminosäuren) besteht, die durch Disulfidbrücken verbunden sind. Insgesamt sind 51 Aminosäuren im reifen Humaninsulin vorhanden und sein Molekulargewicht beträgt 5,7 kDa.

Synthesis

Insulin wird in den β-Zellen des Pankreas in Form von Präproinsulin synthetisiert, an dessen N-Ende die terminale 23-Aminosäure-Signalsequenz angeordnet ist, die als Leiter für das gesamte Molekül in den Hohlraum des endoplasmatischen Retikulums dient. Hier wird die terminale Sequenz sofort abgespalten und Proinsulin wird zum Golgi-Apparat transportiert. In diesem Stadium befinden sich die A-Kette, die B-Kette und das C-Peptid im Proinsulinmolekül (Verbindung ist das Verbinden). Im Golgi-Apparat wird Proinsulin zusammen mit den für die "Reifung" des Hormons erforderlichen Enzymen in sekretorischen Granulaten verpackt. Wenn die Körnchen zur Plasmamembran bewegt werden, werden Disulfidbrücken gebildet, das C-Peptid-Bindemittel (31 Aminosäuren) wird ausgeschnitten und das endgültige Insulinmolekül wird gebildet. In dem fertigen Granulat liegt Insulin in kristalliner Form in Form eines Hexamers vor, das unter Beteiligung von zwei Zn 2+ -Ionen gebildet wird.

Insulinsyntheseschema

Regulierung der Synthese und Sekretion

Die Insulinsekretion erfolgt kontinuierlich, und etwa 50% des aus β-Zellen freigesetzten Insulins steht in keiner Weise mit der Nahrungsaufnahme oder anderen Einflüssen in Verbindung. Während des Tages setzt die Bauchspeicheldrüse etwa 1/5 der Insulinreserven frei.

Der Hauptstimulator der Insulinsekretion ist eine Erhöhung der Glukosekonzentration im Blut über 5,5 mmol / l, die maximale Sekretion liegt bei 17-28 mmol / l. Eine Besonderheit dieser Stimulation ist eine biphasische Erhöhung der Insulinsekretion:

• Die erste Phase dauert 5-10 Minuten und die Hormonkonzentration kann sich um das 10fache erhöhen, woraufhin die Menge abnimmt.
• Die zweite Phase beginnt ungefähr 15 Minuten nach dem Einsetzen der Hyperglykämie und dauert während des gesamten Zeitraums an, was zu einem Anstieg des Hormonspiegels um das 15-25 fache führt.

Je länger die Blutkonzentration von Glukose bleibt, desto größer ist die Anzahl der β-Zellen mit der Insulinsekretion verbunden.

Die Induktion der Insulinsynthese erfolgt vom Moment des Eindringens der Glucose in die Zelle bis zur Translation von Insulin-mRNA. Sie wird durch eine Erhöhung der Transkription des Insulingens, eine Erhöhung der Stabilität der Insulin-mRNA und eine Erhöhung der Translation der Insulin-mRNA reguliert.

Aktivierung der Insulinsekretion

1. Nachdem Glukose (über GluT-1 und GluT-2) in β-Zellen eindringt, wird sie durch Hexokinase IV phosphoryliert (Glukokinase, hat eine geringe Affinität für Glukose).

2. Als nächstes wird Glucose durch Aerobic oxidiert, während die Oxidationsrate von Glucose linear von ihrer Menge abhängt.

3. Als Ergebnis wird ATP angesammelt, dessen Menge auch direkt von der Glukosekonzentration im Blut abhängt.

4. Die Anhäufung von ATP regt den Verschluss ionischer K + -Kanäle an, was zu einer Depolarisation der Membran führt.

5. Die Depolarisation der Membran führt zur Öffnung potenzialabhängiger Ca 2+ -Kanäle und zum Einströmen von Ca 2+ -Ionen in die Zelle.

6. Ankommende Ca 2+ -Ionen aktivieren Phospholipase C und lösen den Mechanismus der Signaltransduktion von Calcium-Phospholipid aus, um DAG und Inosit-Triphosphat (IF₃)

7. Das Auftreten von IF₃ im Cytosol öffnet Ca 2+ -Kanäle im endoplasmatischen Retikulum, was die Akkumulation von Ca 2+ -Ionen im Cytosol beschleunigt,

8. Ein starker Anstieg der Konzentration von Ca 2+ -Ionen in der Zelle führt zur Übertragung von sekretorischen Körnern auf die Plasmamembran, zu deren Fusion mit dieser und zur Exozytose reifer Insulinkristalle nach außen.

9. Als nächstes der Zerfall von Kristallen, die Trennung von Zn 2+ -Ionen und die Freisetzung aktiver Insulinmoleküle in den Blutstrom.

Schema der intrazellulären Regulation der Insulinsynthese unter Beteiligung von Glukose

Der beschriebene Leitmechanismus kann in der einen oder anderen Richtung unter dem Einfluss einer Reihe anderer Faktoren eingestellt werden, wie Aminosäuren, Fettsäuren, gastrointestinalen Hormonen und anderen Hormonen sowie der Nervenregulation.

Von den Aminosäuren beeinflussen Lysin und Arginin am stärksten die Sekretion des Hormons. Sie stimulieren die Sekretion jedoch fast nicht, ihre Wirkung hängt von der Anwesenheit von Hyperglykämie ab, d.h. Aminosäuren verstärken nur die Wirkung von Glukose.

Freie Fettsäuren sind auch Faktoren, die die Insulinsekretion stimulieren, aber auch nur in Gegenwart von Glukose. Bei Hypoglykämie haben sie den gegenteiligen Effekt, indem sie die Expression des Insulingens unterdrücken.

Logisch ist die positive Empfindlichkeit der Insulinsekretion für die Wirkung von Hormonen des Gastrointestinaltrakts - Inkretine (Enteroglucagon und Glukose-abhängiges insulinotropes Polypeptid), Cholecystokinin, Sekretin, Gastrin und gastrohemmendes Polypeptid.

Die Erhöhung der Insulinsekretion bei längerer Exposition gegenüber somatotropem Hormon, ACTH und Glucocorticoiden, Östrogenen und Progestinen ist klinisch wichtig und in gewissem Maße gefährlich. Dies erhöht das Risiko der Abreicherung von β-Zellen, eine Abnahme der Insulinsynthese und das Auftreten von Insulin-abhängigem Diabetes mellitus. Dies kann beobachtet werden, wenn diese Hormone in der Therapie verwendet werden oder bei Pathologien, die mit ihrer Überfunktion verbunden sind.

Die Nervenregulation von Pankreas-β-Zellen umfasst eine adrenerge und cholinerge Regulation. Stress (emotionale und / oder körperliche Anstrengung, Hypoxie, Hypothermie, Verletzungen, Verbrennungen) erhöhen die Aktivität des sympathischen Nervensystems und hemmen die Insulinsekretion aufgrund der Aktivierung von α₂-Adrenorezeptoren. Auf der anderen Seite Stimulation von β₂-Adrenorezeptor führt zu erhöhter Sekretion.

Die Insulinsekretion wird auch von n.vagus kontrolliert, der wiederum vom Hypothalamus kontrolliert wird, der auf die Blutzuckerkonzentration anspricht.

Ziele

Insulinzielorgane umfassen alle Gewebe, die Rezeptoren dafür haben. Insulinrezeptoren sind in fast allen Zellen außer Nervenzellen zu finden, jedoch in unterschiedlichen Mengen. Nervenzellen haben keine Insulinrezeptoren, weil es dringt einfach nicht in die Blut-Hirn-Schranke ein.

Der Insulinrezeptor ist ein Glykoprotein, das aus zwei Dimeren aufgebaut ist, von denen jedes aus α- und β-Untereinheiten besteht (αβ).₂. Beide Untereinheiten werden von einem Gen des Chromosoms 19 kodiert und entstehen durch partielle Proteolyse eines einzelnen Vorläufers. Die Halbwertszeit des Rezeptors beträgt 7-12 Stunden.

Wenn Insulin an den Rezeptor bindet, ändert sich die Konformation des Rezeptors und sie binden sich aneinander und bilden Mikroaggregate.

Die Bindung von Insulin an den Rezeptor löst eine enzymatische Kaskade von Phosphorylierungsreaktionen aus. Zunächst autophosphorylierte Tyrosinreste in der intrazellulären Domäne des Rezeptors selbst. Dies aktiviert den Rezeptor und führt zur Phosphorylierung von Serinresten an einem spezifischen Protein, dem Insulinrezeptorsubstrat (SIR oder häufiger der IRS des englischen Insulinrezeptorsubstrats). Es gibt vier Arten solcher IRS-IRS-1, IRS-2, IRS-3, IRS-4. Insulinrezeptorsubstrate umfassen auch Grb-1- und Shc-Proteine, die sich von der IRS-Aminosäuresequenz unterscheiden.

Zwei Mechanismen zur Verwirklichung der Wirkungen von Insulin

Weitere Veranstaltungen sind in zwei Bereiche unterteilt:

1. Die Prozesse, die mit der Aktivierung von Phosphoinositol-3-Kinasen verbunden sind - steuern hauptsächlich die metabolischen Reaktionen des Stoffwechsels von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden (schnelle und sehr schnelle Wirkungen von Insulin). Dazu gehören auch Prozesse, die die Aktivität von Glukosetransportern und die Glukoseabsorption regulieren.

2. Reaktionen, die mit der Aktivität von MAP-Kinaseenzymen zusammenhängen - im Allgemeinen kontrollieren sie die Chromatinaktivität (langsame und sehr langsame Insulinwirkungen).

Eine solche Unterteilung ist jedoch bedingt, da sich in der Zelle Enzyme befinden, die für die Aktivierung beider Kaskadenwege empfindlich sind.

Reaktionen, die mit der Aktivität der Phosphatidylinosit-3-Kinase zusammenhängen

Nach der Aktivierung tragen das IRS-Protein und eine Reihe von Hilfsproteinen zur Fixierung des heterodimeren Enzyms Phosphoinositol-3-Kinase mit regulatorischem p85 (der Name stammt aus dem MM-Protein 85 kDa) und der katalytischen p110-Untereinheit auf der Membran. Diese Kinase phosphoryliert Membranphosphatidylinositphosphate an der 3. Position zu Phosphatidylinositol-3,4-diphosphat (PIP₂) und vor Phosphatidylinosit-3,4,5-triphosphat (PIP₃). Wird als Pip angesehen₃ kann unter der Wirkung von Insulin als Membrananker für andere Elemente wirken.

Wirkung von Phosphatidylinosit-3-kinase auf Phosphatidylinosit-4,5-diphosphat

Nach der Bildung dieser Phospholipide wird die Proteinkinase PDK1 (3-Phosphoinositid-abhängige Proteinkinase-1) aktiviert, die zusammen mit DNA-Proteinkinase (DNA-PK, englische DNA-abhängige Proteinkinase, DNA-PK) Proteinkinase B (auch häufig als Phosphat bezeichnet) AKT1, englische RAC-alpha-Serin / Threonin-Protein-Kinase), die über PIP an die Membran gebunden ist₃.

Die Phosphorylierung aktiviert die Proteinkinase B (AKT1), verlässt die Membran und wandert in das Zytoplasma und den Zellkern, wo sie zahlreiche Zielproteine ​​(mehr als 100 Stück) phosphoryliert, die eine weitere zelluläre Antwort liefern:

Phosphoinositol-3-Kinase-Mechanismus der Insulinwirkung

• Insbesondere die Wirkung der Proteinkinase B (AKT1) führt zur Bewegung von Glucosetransportern GluT-4 auf die Zellmembran und zur Absorption von Glucose durch Myozyten und Adipozyten.
• B. auch aktive Proteinkinase B (AKT1), phosphoryliert und aktiviert Phosphodiesterase (PDE), die cAMP zu AMP hydrolysiert, mit dem Ergebnis, dass die Konzentration von cAMP in Zielzellen abnimmt. Da unter Beteiligung von cAMP die Proteinkinase A aktiviert wird, die die Glykogen-TAG-Lipase und -Phosphorylase stimuliert, wird durch Insulin in Adipozyten die Lipolyse unterdrückt und in der Leber die Glykogenolyse gestoppt.

Phosphodiesterase-Aktivierungsreaktionen

• Ein anderes Beispiel ist die Wirkung der Proteinkinase B (AKT) auf die Glykogen-Synthase-Kinase. Die Phosphorylierung dieser Kinase inaktiviert sie. Folglich kann es nicht auf Glykogen-Synthase einwirken, es phosphorylieren und inaktivieren. Somit führt die Wirkung von Insulin zur Retention der Glykogensynthase in aktiver Form und zur Synthese von Glykogen.

Reaktionen im Zusammenhang mit der Aktivierung des MAP-Kinasewegs

Ganz am Anfang dieses Weges kommt ein weiteres Insulinrezeptorsubstrat ins Spiel - das Shc-Protein (Src (Homologie-2-Domäne, das das transformierte Protein 1 enthält)), das an den aktivierten (autophosphorylierten) Insulinrezeptor bindet. Als nächstes interagiert das Shc-Protein mit dem Grb-Protein (dem Wachstumsfaktor-Rezeptor-gebundenen Protein) und zwingt es, sich mit dem Rezeptor zu verbinden.

Auch in der Membran befindet sich ständig Protein Ras, das sich in einem ruhigen Zustand befindet, der mit dem BIP zusammenhängt. In der Nähe des Ras-Proteins befinden sich "Hilfsproteine" - GEF (engl. GTF-Austauschfaktor) und SOS (engl. Son of sevenless) sowie Protein-GAP (engl. GTPase-Aktivierungsfaktor).

Die Bildung des Shc-Grb-Proteinkomplexes aktiviert die GEF-SOS-GAP-Gruppe und führt zum Ersatz von GDP durch GTP im Ras-Protein, das dessen Aktivierung (den Ras-GTP-Komplex) und die Signalübertragung zur Raf-1-Proteinkinase bewirkt.

Wenn die Proteinkinase Raf-1 aktiviert wird, bindet sie an die Plasmamembran, phosphoryliert zusätzliche Kinasen an Tyrosin-, Serin- und Threoninresten und interagiert gleichzeitig mit dem Insulinrezeptor.

Als nächstes aktivierte Raf-1-Phosphorylate (aktiviert) MAPK-K, eine Proteinkinase von MAPK (englische mitogenaktivierte Proteinkinase, auch MEK, englische MAPK / ERK-Kinase), die ihrerseits das Enzym MAPK (MAP-Kinase) phosphoryliert. oder auch ERK (engl. extrazelluläre signalregulierte Kinase).

1. Nach Aktivierung der MAP-Kinase direkt oder über zusätzliche Kinasen phosphorylieren sie cytoplasmatische Proteine ​​und ändern ihre Aktivität, z.

• Aktivierung von Phospholipase A2 führt zur Entfernung von Arachidonsäure aus Phospholipiden, die dann in Eicosanoide umgewandelt werden.
• Aktivierung der ribosomalen Kinase löst Proteintranslation aus,
• Aktivierung von Proteinphosphatasen führt zur Dephosphorylierung vieler Enzyme.

2. Ein sehr großer Effekt ist die Übertragung des Insulinsignals in den Zellkern. MAP-Kinase phosphoryliert unabhängig und aktiviert dadurch eine Reihe von Transkriptionsfaktoren, wodurch das Lesen bestimmter Gene sichergestellt wird, die für die Teilung, Differenzierung und andere zelluläre Reaktionen wichtig sind.

MAP-abhängiger Weg für Insulineffekte

Eines der mit diesem Mechanismus assoziierten Proteine ​​ist der Transkriptionsfaktor CREB (engl. CAMP Response Element Binding Protein). Im inaktiven Zustand ist der Faktor dephosphoryliert und beeinflusst die Transkription nicht. Unter der Wirkung der Aktivierung von Signalen bindet der Faktor an bestimmte CRE-DNA-Sequenzen (engl. CAMP-Response-Elemente), wodurch das Lesen von Informationen aus der DNA und deren Implementierung verstärkt oder geschwächt wird. Neben dem MAP-Kinase-Weg ist der Faktor empfindlich gegenüber Signalwegen, die mit Proteinkinase A und Calcium-Calmodulin assoziiert sind.

Die Geschwindigkeit der Auswirkungen von Insulin

Die biologischen Wirkungen von Insulin werden durch die Entwicklungsrate geteilt:

Sehr schnelle Effekte (Sekunden)

Diese Effekte stehen im Zusammenhang mit Änderungen bei Transmembrantransporten:

1. Aktivierung von Na + / K + -ATPasen, die die Freisetzung von Na + -Ionen und den Eintritt von K + -Ionen in die Zelle bewirken, was zu einer Hyperpolarisierung der Membranen von Insulin-empfindlichen Zellen (außer Hepatozyten) führt.

2. Aktivierung des Na + / H + -Austauschers auf der Cytoplasmamembran vieler Zellen und der Austritt von H + -Ionen aus der Zelle gegen Na + -Ionen. Dieser Effekt ist wichtig für die Pathogenese der Hypertonie bei Typ-2-Diabetes mellitus.

3. Die Inhibierung von Ca 2+ -ATPasen der Membran führt zu einer Verzögerung von Ca 2+ -Ionen im Zytosol der Zelle.

4. Verlassen Sie die Membran der Myozyten und Adipozyten der Glukosetransporter GluT-4 und erhöhen Sie das 20- bis 50-fache des Glukosetransportvolumens in die Zelle.

Schnelle Effekte (Minuten)

Schnelle Auswirkungen sind Änderungen der Phosphorylierungs- und Dephosphorylierungsraten von metabolischen Enzymen und regulatorischen Proteinen. Dadurch steigt die Aktivität.

• Glykogen-Synthase (Glykogen-Speicherung),
• Glucokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase (Glykolyse),
• Pyruvatdehydrogenase (Acetyl-SkoA erhalten),
• HMG-Scoa-Reduktase (Cholesterinsynthese),
• Acetyl-SCA-Carboxylase (Fettsäuresynthese),
• Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (Pentosephosphatweg),
• Phosphodiesterase (Einstellung der Wirkungen der Mobilisierungshormone Adrenalin, Glucagon usw.).

Langsame Effekte (Minuten bis Stunden)

Langsame Auswirkungen sind die Veränderung der Transkriptionsrate der für den Stoffwechsel, das Wachstum und die Zellteilung verantwortlichen Gene, z.

1. Induktion der Enzymsynthese

• Glukokinase und Pyruvatkinase (Glykolyse),
• ATP-Citrat-Lyase, Acetyl-SCA-Carboxylase, Fettsäuresynthase, cytosolische Malatdehydrogenase (Fettsäuresynthese),
• Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase (Pentosephosphatweg),

2. Unterdrückung der mRNA-Synthese beispielsweise für PEP-Carboxykinase (Gluconeogenese).

3. Erhöht die Serumphosphorylierung des ribosomalen S6-Proteins, wodurch Translationsprozesse unterstützt werden.

Sehr langsame Effekte (Stunden-Tag)

Sehr langsame Effekte verwirklichen Mitogenese und Zellvermehrung. Diese Effekte umfassen beispielsweise

1. Erhöhung der Leber bei der Synthese von Somatomedin, abhängig vom Wachstumshormon.

2. Erhöhen Sie das Zellwachstum und die Proliferation im Synergismus mit Somatomedin.

3. Übergang von Zellen von der G1-Phase in die S-Phase des Zellzyklus.

Pathologie

Unterfunktion

Insulinabhängiger und nicht insulinabhängiger Diabetes mellitus. Um diese Pathologien in der Klinik zu diagnostizieren, verwenden Sie aktiv Belastungstests und die Bestimmung der Konzentration von Insulin und C-Peptid.