Az inzulin fiziológiai hatásai

VIVO kórélettan

Az inzulin fiziológiai hatásai

Álljon egy utcasarokra, és kérdezze meg az embereket, tudják-e, mi az inzulin, és sokan válaszolni fognak "Nincs valami köze a vércukorszinthez?"Valóban, ez helyes, de egy ilyen válasz kissé olyan, mintha azt mondanánk:" Mozart? Nem valami zenész volt?

Az inzulin kulcsszerepet játszik a közbenső anyagcsere szabályozásában, és a nagy kép az, hogy megszervezi az üzemanyagok felhasználását akár tárolásra, akár oxidációra. Ezen tevékenységek révén az inzulin mély hatással van mind a szénhidrát-, mind a lipid-anyagcserére, és jelentős hatással van a fehérje- és ásványi anyagcserére. Következésképpen az inzulinszignalizáció zavarai széles körű és pusztító hatással vannak sok szervre és szövetre.

Az inzulinreceptor és a hatásmechanizmus

Az egyéb fehérjehormonok receptoraihoz hasonlóan az inzulinreceptor is beágyazódik a plazmamembránba. Az inzulinreceptor két alfa-alegységből és két béta-alegységből áll, amelyeket diszulfidkötések kötnek össze. Az alfa-láncok teljesen extracellulárisak és házi inzulinkötő domének, míg az összekapcsolt béta-láncok behatolnak a plazmamembránon.

Az inzulinreceptor egy tirozin-kináz. Más szavakkal, enzimként működik, amely az ATP-ből a foszfátcsoportokat az intracelluláris célfehérjék tirozin maradványaiba továbbítja. Az inzulin alfa-alegységekhez való kötődése a béta-alegységeket önmaguk foszforilezésére készteti (autofoszforilezés), ezáltal aktiválva a receptor katalitikus aktivitását. Az aktivált receptor ezután számos intracelluláris fehérjét foszforilez, ami viszont megváltoztatja aktivitásukat, ezáltal biológiai választ generál.

Számos intracelluláris fehérjét azonosítottak az inzulinreceptor foszforilációs szubsztrátjaiként, amelyek közül a legjobban az 1-es inzulinreceptor-szubsztrátot vagy az IRS-1-et vizsgálták. Amikor az IRS-1 foszforilezéssel aktiválódik, sok minden történik. Többek között az IRS-1 egyfajta dokkoló központként szolgál más enzimek toborzásához és aktiválásához, amelyek végső soron közvetítik az inzulin hatásait. E folyamatok részletesebb áttekintését az Insulin Signal Transduction szakaszban mutatjuk be.

Inzulin és szénhidrát anyagcsere

A glükóz étrendi szénhidrátokból, például keményítőből vagy szacharózból felszabadul a vékonybélen belüli hidrolízissel, majd felszívódik a vérbe. A vér magas glükózkoncentrációja serkenti az inzulin felszabadulását, az inzulin pedig a testen kívül hat a sejtekre, hogy ösztönözze a glükóz felvételét, hasznosítását és tárolását. Az inzulin hatása a glükóz metabolizmusára a célszövettől függően változik. Két fontos hatás:

1. Az inzulin megkönnyíti a glükóz bejutását az izmokba, a zsírszövetbe és számos más szövetbe. Az egyetlen mechanizmus, amellyel a sejtek felvehetik a glükózt, az a megkönnyített diffúzió a hexóz transzporterek családján keresztül. Számos szövetben - az izom kiemelkedő példa - a glükóz felvételéhez használt fő transzporter (az úgynevezett GLUT4) az inzulin hatására válik elérhetővé a plazmamembránban.

Ha az inzulin koncentrációja alacsony, a GLUT4 glükóz transzporterek a citoplazmatikus vezikulákban vannak, ahol ezek haszontalanok a glükóz szállítására. Az inzulin kötődése az ilyen sejtek receptoraihoz gyorsan vezet a hólyagok fúziójához a plazmamembránhoz és a glükóz transzporterek behelyezéséhez, ezáltal a sejt képes a glükóz hatékony felvételére. Amikor az inzulin szintje csökken a vérben, és az inzulinreceptorok már nincsenek elfoglalva, a glükóz transzporterek visszavezetésre kerülnek a citoplazmába.

Itt kell megjegyezni, hogy vannak olyan szövetek, amelyek nem igényelnek inzulint a glükóz hatékony felvételéhez: fontos példák az agy és a máj. Ezek a sejtek ugyanis nem a GLUT4-et használják glükóz importálásához, hanem egy másik transzportert, amely nem inzulinfüggő.

2. Az inzulin stimulálja a májat, hogy glikogén formájában tárolja a glükózt. A vékonybélből felszívódó glükóz nagy részét azonnal felveszik a hepatociták, amelyek átalakítják azt tároló polimer glikogénné.

Az inzulinnak számos hatása van a májban, amelyek serkentik a glikogén szintézist. Először aktiválja a hexokináz enzimet, amely foszforilálja a glükózt, és csapdába ejti azt a sejtben. Véletlenül az inzulin gátolja a glükóz-6-foszfatáz aktivitását. Az inzulin számos olyan enzimet is aktivál, amelyek közvetlenül részt vesznek a glikogénszintézisben, beleértve a foszfofruktokinázt és a glikogénszintázt. A nettó hatás egyértelmű: ha bőséges a glükózkészlet, az inzulin "megmondja" a májnak, hogy a lehető legtöbbet bankolja be későbbi felhasználásra.

3. Az inzulin közismert hatása a glükóz koncentrációjának csökkentése a vérben, amelynek a fent leírt mechanizmusokat figyelembe véve van értelme. Egy másik fontos szempont, hogy a vércukorszint csökkenésével az inzulin szekréció megszűnik. Az inzulin hiányában a test sejtjeinek nagy része képtelen felvenni a glükózt, és áttér az alternatív üzemanyagok, például a zsírsavak energiára történő felhasználására. A neuronok azonban állandó glükózellátást igényelnek, amelyet rövid távon a glikogén-tartalékok biztosítanak.

Amikor a vér inzulinszintje csökken, a máj glikogénszintézise csökken és a glikogén lebontásáért felelős enzimek aktívvá válnak. A glikogén lebontását nemcsak az inzulin hiánya, hanem a glukagon jelenléte is stimulálja, amely akkor szekretálódik, amikor a vércukorszint a normális tartomány alá esik.

Inzulin és lipid anyagcsere

A zsírok és szénhidrátok felhasználásának metabolikus útjai mélyen és bonyolultan összefonódnak. Figyelembe véve az inzulin mélyhatását a szénhidrát-anyagcserére, ésszerű, hogy az inzulin fontos hatással van a lipid-anyagcserére is, ideértve a következőket:

1. Az inzulin elősegíti a zsírsavak szintézisét a májban. Amint fentebb tárgyaltuk, az inzulin stimulálja a máj glikogénszintézisét. Mivel azonban a glikogén magas szintre halmozódik (a máj tömegének körülbelül 5% -a), a további szintézis erősen elnyomott.

Amikor a máj glikogénnel telített, a hepatociták által felvett minden további glükóz átkerül a zsírsavak szintéziséhez vezető utakba, amelyeket a májból lipoproteinekként exportálnak. A lipoproteinek szétszakadnak a keringésben, szabad zsírsavakat biztosítva más szövetekben, beleértve az adipocitákat is, amelyek triglicerid szintetizálására használják őket.

2. Az inzulin gátolja a zsír lebontását a zsírszövetben azáltal, hogy gátolja az intracelluláris lipázt, amely hidrolizálja a triglicerideket és felszabadítja a zsírsavakat.

Az inzulin megkönnyíti a glükóz bejutását az adipocitákba, és ezeken a sejteken belül a glükóz felhasználható a glicerin szintetizálására. Ezt a glicerint a májból szállított zsírsavakkal együtt használják a triglicerid szintetizálására az adipocitában. Ezekkel a mechanizmusokkal az inzulin részt vesz a triglicerid további felhalmozódásában a zsírsejtekben.

Az egész test szempontjából az inzulin zsírmegtakarító hatású. Az inzulin nemcsak a legtöbb sejtet arra ösztönzi, hogy előnyösen szénhidrátokat oxidáljon zsírsavak helyett, hanem energiával, az inzulin pedig közvetett módon serkenti a zsír felhalmozódását a zsírszövetben.

Az inzulin egyéb figyelemre méltó hatásai

Az inzulin hatása a glükóz sejtekbe jutása mellett serkenti az aminosavak felvételét is, hozzájárulva ismét annak általános anabolikus hatásához. Ha az inzulinszint alacsony, mint az éhezési állapotban, az egyensúly az intracelluláris fehérje lebomlása felé tolódik.

Az inzulin emellett számos sejt permeabilitását növeli a kálium-, magnézium- és foszfátionokkal szemben. A káliumra gyakorolt hatás klinikailag fontos. Az inzulin számos sejtben aktiválja a nátrium-kálium ATPázokat, ami kálium áramlást okoz a sejtekben. Bizonyos körülmények között az inzulin injekciója megöli a betegeket, mivel képes a plazma káliumkoncentrációjának akut elnyomására.

Inzulinhiány és felesleges betegségek

A cukorbetegség, az ember vitathatatlanul legfontosabb metabolikus betegsége, inzulinhiányos állapot. Ez egyben a kutyák és macskák betegségének jelentős oka. Ennek a betegségnek két fő formáját ismerik fel:

A hiperinsulinémia vagy a túlzott inzulinszekréció leggyakrabban az inzulinrezisztencia következménye, társítva a 2-es típusú cukorbetegséghez vagy a metabolikus szindrómához. Ritkábban a hiperinsulinémia a hasnyálmirigy inzulinszekretáló daganatából (insulinoma) származik. A túlzott inzulin véletlen vagy szándékos injekciója miatt bekövetkező hiperinsulinémia veszélyes és akut életveszélyes lehet, mert a vér glükózszintje gyorsan csökken, és az agy éhezik az energiát (inzulin sokk).

Az inzulin szintézise és szekréciója

Glükagon

Utolsó frissítés: 2019. február. Küldje el észrevételeit [email protected] címre

Az oldal bosnyák fordítását Amina Dugalic készítette, és elérhető a bosnyák fordításban

Az oldal finn fordítását Elsa Jansson készítette, és a finn fordításban érhető el

Ennek az oldalnak a francia fordítását Mathilde Guibert készítette, és a francia fordításban érhető el

Az oldal héber fordítását Karen Ann Gaiman készítette, és a héber fordításban érhető el

Ennek az oldalnak a lett fordítását Margareta Sliwka készítette, és a lett fordításban érhető el

Az oldal orosz fordítását Olha Fiodorova készítette, és elérhető az orosz fordításban

Ennek az oldalnak a szlovák nyelvű fordítását Katarina Hornik készítette, és elérhető a szlovák fordításban

Az oldal svéd fordítását David Mucchiano készítette, és a svéd fordításban érhető el

Az oldal ukrán fordítását Anna Matesh készítette, és ukrán fordításban érhető el