Rappresentanti di ormoni

Proteine ​​degli ormoni, peptidi. Il loro ruolo nel corpo, effetti biochimici sul metabolismo.

Derivati ​​di aminoacidi Il loro ruolo nel corpo, effetti biochimici sul metabolismo.

Meccanismo di trasmissione del segnale ormonale.

Proteine ​​degli ormoni, peptidi. Il loro ruolo nel corpo, effetti biochimici sul metabolismo.

Gli ormoni che hanno una natura proteica o polipeptidica sono chiamati tropini, poiché hanno un effetto stimolante diretto sulla crescita e sul metabolismo del corpo e sulla funzione delle ghiandole endocrine periferiche.

E 'sintetizzato dalle cellule beta del pancreas Langerhans pancreatico in risposta ad un aumento delle concentrazioni ematiche di glucosio, ioni calcio, arginina, leucina sotto il controllo degli ormoni - somatotropina e somatostatina.

Per struttura chimica, è una proteina con una struttura quaternaria.

Celle obiettivo:

per l'insulina libera: epatociti del fegato e cellule muscolari scheletriche; per l'insulina legata: adipociti del tessuto adiposo. Non ci sono cellule bersaglio per l'insulina nel tessuto nervoso. Non passa attraverso la barriera emato-encefalica.

Il meccanismo d'azione dell'insulina sulle cellule bersaglio è la membrana intracellulare.

L'effetto biologico dell'insulina

Effetto sul metabolismo dei carboidrati.

- Accelera il trasporto del glucosio nella cellula. - Attiva il DTC. - Attiva la glicolisi, la via del pentoso fosfato della decomposizione del glucosio - Attiva il processo di biosintesi del glicogeno - Inibisce la gluconeogenesi, la degradazione del glicogeno.

2. Effetto sul metabolismo dei lipidi.

- Attiva la biosintesi degli acidi grassi alti. - Attiva la biosintesi di lipoproteine ​​e TAG. - Riduce la biosintesi dei corpi chetonici. - Inibisce la decomposizione di TAG, IVH.

3. Effetto sul metabolismo delle proteine.

- Attiva la biosintesi delle proteine. - Riduce la concentrazione di AK.

E 'sintetizzato dalle cellule α del pancreas pancreas di Langerhans in risposta a una diminuzione delle concentrazioni ematiche di glucosio, ioni calcio, arginina, leucina sotto il controllo degli ormoni - somatotropina e somatostatina.

Per struttura chimica - un polipeptide.

Cellule bersaglio: epatociti del fegato e adipociti del tessuto adiposo. Le cellule muscolari scheletriche non contengono recettori proteici per l'interazione con il glucagone.

Il meccanismo d'azione del glucagone è membrana-intracellulare.

L'effetto biologico del glucagone.

Effetto sul metabolismo dei carboidrati.

- Inibisce il TCA. - Inibisce la glicolisi, la via del pentoso fosfato della decomposizione del glucosio - Inibisce la biosintesi del glicogeno. - Attiva la gluconeogenesi, la scomposizione del glicogeno.

2. Effetto sul metabolismo dei lipidi.

- Inibisce la biosintesi degli acidi grassi alti. - Inibisce la biosintesi delle lipoproteine ​​e il TAG. - Attiva la biosintesi dei corpi chetonici. - Attiva la decomposizione di TAG, IVH.

3. Effetto sul metabolismo delle proteine.

- Attiva la biosintesi delle proteine. - Riduce la concentrazione di AK.

Derivati ​​di aminoacidi Il loro ruolo nel corpo, effetti biochimici sul metabolismo.

I derivati ​​dell'amminoacido sono ammine che sono sintetizzate nella midollare surrenale (adrenalina e norepinefrina - catecolamine) e nell'epifisi (melatonina), così come gli ormoni tiroidei contenenti iodio triiodotironina e tiroxina (tetraiodotironina).

Adrenalina e norepinefrina sono chiamate catecolamine, ma l'adrenalina ha attività ormonale e la norepinefrina è un neurotrasmettitore.

L'ormone è prodotto dalla midollare surrenale, dove è formato dalla tirosina.

Le cellule bersaglio per l'adrenalina sono cellule dei muscoli scheletrici, del fegato, del cuore, del sistema cardiovascolare e del tessuto adiposo.

Il meccanismo d'azione è membrana-intracellulare. La scarica di adrenalina è controllata dal sistema nervoso centrale. Come un "ormone di emergenza" agisce in questo modo: costringe i vasi sanguigni e quindi aumenta la pressione sanguigna, accelera la rottura del glicogeno nel glucosio nel fegato e nei muscoli e espande i bronchi. A tal fine, è usato per scopi terapeutici; utilizzato anche per shock anafilattico e arresto cardiaco. Fuori dal midollo non si forma l'adrenalina.

La sostanza delle catecolamine di natura, secreta nel midollo delle ghiandole surrenali, è un mediatore in tutte le desinenze simpatiche ad eccezione delle ghiandole sudoripare. A differenza dell'adrenalina, la norepinefrina, si trova negli organi innervati dai nervi simpatici.

In clinica, la noradrenalina viene utilizzata per mantenere la pressione sanguigna in caso di ipotensione arteriosa. La sua azione è principalmente dovuta al restringimento delle arteriole.

Tutte e tre le catecolamine naturali - norepinefrina, adrenalina e dopamina - fungono da mediatori nel sistema nervoso centrale e sono coinvolte nella gestione degli organi interni. La norepinefrina è un mediatore del sistema nervoso autonomo. È uno dei più importanti neurotrasmettitori del cervello.

Gli ormoni tiroidei sono la tiroxina e la triiodotironina (T3), ormoni sintetizzati dalla ghiandola tiroidea. Thyroxin - un derivato dell'aminoacido tirosina, l'ormone principale della ghiandola tiroidea, è la principale forma circolante di ormoni tiroidei. La tiroxina rappresenta 3/4 di tutto lo iodio contenuto nel sangue.

Le cellule bersaglio per iodotironina sono gli epatociti del fegato, gli adipociti del tessuto adiposo, le cellule muscolari, incluso il miocardio.

Il meccanismo d'azione è il 10% membrana-intracellulare, il 90% citosolico.

La tiroxina ha un diverso effetto fisiologico: è necessaria per la normale crescita, sviluppo e differenziazione dei tessuti, stimola l'attività cardiaca, azotato, carboidrato e metabolismo dei grassi, conduce gli impulsi nervosi, migliora l'assorbimento di ossigeno dai tessuti e la loro produzione di calore, aumenta l'attività dei singoli sistemi enzimatici. Gli ormoni tiroidei circolano nel sangue principalmente come complessi con proteine ​​del siero. La tiroxina libera, che è contenuta nel sangue in quantità insignificanti, determina tuttavia lo stato tiroideo del corpo (tipo, iper o eutiroidismo), causa l'effetto periferico dell'ormone, l'effetto sulla ghiandola pituitaria.

Meccanismo di trasmissione del segnale ormonale.

La sintesi e la secrezione di ormoni sono stimolate da segnali esterni e interni che entrano nel sistema nervoso centrale (Figura 11-2).

Questi segnali attraverso i neuroni entrano nell'ipotalamo, dove stimolano la sintesi degli ormoni di liberazione del peptide (dal rilascio, rilascio - rilascio) - liberini e statine, che, rispettivamente, stimolano o inibiscono la sintesi e la secrezione di ormoni della ghiandola pituitaria anteriore. Gli ormoni della ghiandola pituitaria anteriore, chiamati triplo ormoni, stimolano la formazione e la secrezione di ormoni delle ghiandole endocrine periferiche, che entrano nel flusso sanguigno generale e interagiscono con le cellule bersaglio.

Non tutte le ghiandole endocrine sono regolate in questo modo. Gli ormoni del lobo posteriore dell'ipofisi (vasopressina e ossitocina) sono sintetizzati nell'ipotalamo come precursori e immagazzinati nei granuli degli assoni terminali della neuroipofisi. La secrezione degli ormoni pancreatici (insulina e glucagone) dipende direttamente dalla concentrazione di glucosio nel sangue.

Fig. 11-2. Schema del rapporto dei sistemi regolatori del corpo. 1 - la sintesi e la secrezione dell'ormone sono stimolate da segnali esterni e interni; 2 - i segnali dei neuroni entrano nell'ipotalamo, dove stimolano la sintesi e la secrezione degli ormoni che rilasciano; 3 - rilasciando ormoni stimolano (liberins) o inibiscono (statine) la sintesi e la secrezione di triplo ormoni. 4 - triplo ormoni stimolano la sintesi e la secrezione di ormoni delle ghiandole endocrine periferiche; 5 - gli ormoni delle ghiandole endocrine entrano nel flusso sanguigno e interagiscono con le cellule bersaglio; 6 - la modifica della concentrazione dei metaboliti nelle cellule bersaglio mediante il meccanismo del feedback negativo sopprime la sintesi degli ormoni endocrini e dell'ipotalamo; 7 - la sintesi e la secrezione di triplo ormoni è soppressa dagli ormoni delle ghiandole endocrine; ⊕ - stimolazione della sintesi e della secrezione di ormoni; ⊝ - soppressione della sintesi e della secrezione di ormoni (feedback negativo)

Gli ormoni sono ciò che ci rende speciali e diversi dagli altri. I nostri ormoni influenzano tutti gli aspetti della nostra vita, dal concepimento alla morte. Influenzano la nostra crescita, lo sviluppo sessuale, la formazione dei nostri desideri, il metabolismo del corpo, la forza muscolare, l'acuità mentale, il comportamento, persino il nostro sonno.

Cellule bersaglio di insulina

Per l'insulina ormone del pancreas nel corpo, ci sono alcune cellule bersaglio che sono punti della sua azione. Questo ormone contribuisce all'accumulo e allo stoccaggio di glucosio e grasso, che sono le principali fonti di energia, all'interno di queste cellule. Ha anche un effetto benefico sui processi metabolici in vari tessuti e stimola la crescita cellulare. Come agisce l'insulina sulle cellule bersaglio?

1. Fegato.

È l'organo principale in cui viene somministrata l'insulina. Qui migliora la deposizione di glucosio, che è il suo accumulo sotto forma di glicogeno. L'80% di tutta l'insulina sintetizzata dal pancreas viene utilizzata nel fegato. Il resto dell'ormone entra nel flusso sanguigno e poi nei reni.

2. Tessuto adiposo.

Il grasso è la forma più efficiente di accumulo di energia nel corpo. E la sua formazione dal glucosio stimola l'insulina. Crea una sorta di "deposito" di energia grassa. In media, un corpo maschile di 70 kg contiene 12-14 kg di grasso, la cui parte principale è il tessuto adiposo. L'insulina riduce la concentrazione di acidi grassi liberi nel sangue e promuove l'accumulo di trigliceridi nelle cellule bersaglio grasse.

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3. Muscolo scheletrico.

Un altro tipo di cellule bersaglio di insulina è il muscolo scheletrico. L'ormone pancreatico attiva la sintesi delle proteine ​​in esse aumentando il trasporto di aminoacidi e aumentando l'attività ribosomiale. Inoltre, l'insulina stimola la sintesi del glicogeno e, per tutto il tempo, reintegra le sue riserve, esaurito a causa del lavoro muscolare. Nei muscoli di un maschio adulto del peso di 70 kg vengono conservati circa 500-600 g di glicogeno.

4. Trasportare molecole.

L'insulina attiva le molecole di trasporto del glucosio che facilitano la penetrazione dei carboidrati attraverso le membrane cellulari. Questi trasportatori svolgono un ruolo importante nello sviluppo e nelle manifestazioni del diabete. Ad esempio, un trasportatore come GLUT 4 è più importante per ridurre la concentrazione di glucosio nel sangue. Sotto l'azione dell'insulina, è incorporato nella membrana cellulare del muscolo e del tessuto adiposo.

L'insulina svolge le sue funzioni nel corpo agendo su determinati recettori dell'insulina sulla membrana delle cellule bersaglio. Attraverso questi recettori, l'utilizzo del glucosio viene potenziato e vengono innescate numerose reazioni intracellulari. Il numero di recettori su diversi tipi di cellule bersaglio varia da 40-300 mila, e il periodo dall'emivita è di 7-12 ore. Il numero di recettori e la loro attività sono influenzati negativamente dall'obesità e dall'ipertensione, che è importante per i pazienti con diabete.

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Il meccanismo d'azione dell'insulina: biochimica e biosintesi degli ormoni

Il diabete mellito è una malattia comune che colpisce persone di qualsiasi età e sesso. Dovresti avere un'idea di quali sintomi e meccanismi sono stati osservati con la malattia.

Le misure diagnostiche consentiranno di iniziare il trattamento corretto al fine di ridurre gli effetti negativi di questa pericolosa malattia.

Eseguendo sistematicamente le misure terapeutiche prescritte, i pazienti possono condurre una vita piena per un lungo periodo di tempo. Per una specifica categoria di persone con diabete, vengono mostrate iniezioni regolari di insulina.

Cos'è l'insulina

L'insulina è un ormone speciale coinvolto nella regolazione della maggior parte dei processi chimici nel corpo. Per sapere quale trattamento andrà a vantaggio di una persona, è importante per lui capire il meccanismo dell'azione dell'insulina all'interno del corpo, la sua sintesi o biosintesi, il principio di azione su ciascun recettore.

In particolare, è necessario rivelare:

  • caratteristiche delle reazioni chimiche che avvengono con l'insulina,
  • tipi di farmaci con questo ormone,
  • fabbisogno di insulina
  • metodi di introduzione
  • ragioni per la necessità di un monitoraggio sistematico delle condizioni fisiche di una persona.

L'insulina è prodotta naturalmente nel corpo umano. Durante la digestione del cibo, i carboidrati dal cibo si trasformano in glucosio nel sangue. L'insulina è il principale fornitore di energia nel corpo. L'ormone è prodotto nel pancreas.

L'ormone svolge un ruolo importante nella formazione del glucosio, in particolare, la formazione della sua riserva. Insieme a insulina, altri ormoni, come amilina e glucagone, prendono parte a questo processo.

L'insulina agisce come un catalizzatore naturale per le reazioni chimiche, su cui si basa il metabolismo del corpo. Questo ormone svolge un importante processo biochimico: il trasferimento del glucosio in vari organi e tessuti, trasformandolo in glicogeno.

La carenza di insulina può causare la formazione del diabete. I sintomi principali sono:

  • minzione eccessiva (6-10 litri al giorno),
  • sete costante
  • Stato giperklikemii,
  • chetonemia,
  • metabolismo proteico anormale
  • una grave diminuzione del glicogeno, che si trova nei muscoli e nel fegato,
  • lipidemia (aumento di grasso nel sangue),
  • la glicosuria.

L'insulina influenza attivamente la sintesi del glicogeno, inibendo la conversione degli aminoacidi in glucosio. Questo spiega la necessità di inserire l'insulina immediatamente dopo che la persona è stata impegnata nel lavoro fisico.

Tra le altre cose, l'insulina è coinvolta nella fornitura di aminoacidi alle cellule, che dà la crescita delle fibre estruse. Ma a volte questo ormone influisce negativamente sul corpo umano. Ciò si riflette nella deposizione dei trigliceridi, che si trova nel tessuto adiposo. Quindi il grasso sottocutaneo diventa più grande.

Questo è uno dei principali svantaggi dell'uso di questo ormone.

L'effetto dell'insulina sui processi metabolici

I meccanismi di azione dell'insulina sul corpo differiscono a seconda di quale processo metabolico è considerato. Cioè, che effetto ha questo ormone sullo scambio di glucosio.

Se il contenuto di insulina nel sangue è insufficiente, il glucosio non può penetrare nelle cellule del tessuto muscolare. In questo caso, il corpo riceve tutta l'energia solo dall'ossidazione degli acidi grassi.

Con carichi molto elevati, le membrane cellulari possono nuovamente diventare permeabili al glucosio, anche quando la concentrazione di insulina nel sangue è molto bassa.

L'insulina svolge un ruolo enorme nei processi metabolici. È il recettore transmembrana, attivato dall'insulina, che ha un'importante funzione nell'omeostasi del glucosio.

Se l'omeostasi è anormale, è irto di sviluppo di malattie degenerative, inclusi cancro e diabete. Inoltre, è necessario prestare particolare attenzione al fegato. Questo organo immagazzina il glucosio nel corpo.

Il glucosio può essere rilasciato dalle cellule del fegato quando si presenta la prima necessità. L'insulina attiva la sintesi di sostanze chiamate enzimi di glicolisi (fosfofructicinasi, esochinasi e piruvato chinasi). Senza di loro, il processo di scissione del glucosio sarebbe impossibile.

Le proteine ​​ottenute con il cibo sono suddivise in amminoacidi essenziali, dai quali il corpo sintetizza le proprie proteine. Il corso normale di questo processo può essere possibile solo con la partecipazione di insulina. Questo ormone fornisce la maggior parte degli acidi.

L'insulina aumenta anche significativamente il tasso di trascrizione del DNA, che stimola la formazione di RNA. Pertanto, l'insulina influenza la sintesi proteica nel corpo umano.

L'insulina è attivamente coinvolta nel metabolismo dei lipidi, in particolare nella fase di lipogenesi, cioè nella sintesi degli acidi grassi.

L'enzima lipogenesi può essere attivo solo con la partecipazione di insulina. Se questo ormone è assente, allora non ci sarà il normale metabolismo.

Meccanismo d'azione dell'insulina

Le cellule bersaglio dell'insulina sono punti di azione ormonale. L'insulina contribuisce alla conservazione e all'accumulo di grasso e glucosio, che agiscono come fonti di energia, all'interno delle cellule. L'ormone ha un effetto positivo sui processi metabolici nei tessuti, stimolando la crescita cellulare.

Il fegato è l'organo principale dove va l'insulina. Questo organo è potenziato dalla deposizione di glucosio, che consiste nel suo accumulo sotto forma di glicogeno. All'interno del fegato, viene utilizzato l'80% di insulina, che viene sintetizzata dal pancreas umano. La quantità rimanente di insulina entra nel flusso sanguigno e poi nei reni.

Come sapete, il grasso è il modo migliore per immagazzinare energia nel corpo umano. La sua formazione dal glucosio stimola anche l'insulina ormonale. Crea una sorta di aree di grasso energetico. In media, nel corpo maschile che pesa 70 kg ci sono circa 13 kg di grasso. La parte principale di questo grasso è nel tessuto adiposo.

L'insulina riduce la concentrazione di acidi grassi liberi nel sangue e contribuisce anche all'accumulo di trigliceridi nelle cellule bersaglio grasse.

L'insulina svolge la sua azione attraverso la proteina recettrice. Questo recettore è una proteina integrale complessa della membrana cellulare, creata da due subunità (a e b). Ciascuno di essi è formato da due catene polipeptidiche.

L'insulina altamente specifica si lega alla a-subunità del recettore, cambia le sue caratteristiche dopo l'aggiunta dell'ormone. Pertanto, l'attività della tirosin-chinasi si pone nella subunità b, questo stimola le reazioni ramificate sull'attivazione degli enzimi.

L'intera biochimica degli effetti delle interazioni tra insulina e recettore non è ancora del tutto chiara, ma è noto che appaiono mediatori secondari, vale a dire diacilgliceroli e inositolo trifosfato. L'effetto principale è l'attivazione dell'enzima della proteina chinasi C con un effetto fosforilante. Associati a questo sono cambiamenti nel metabolismo all'interno delle cellule.

Effetti metabolici dell'insulina

L'insulina accelera la conversione del glucosio in trigliceridi. Se c'è una carenza di insulina, allora c'è un processo inverso: la mobilizzazione del grasso.

L'effetto anti-catabolico dell'ormone è che l'insulina inibisce l'idrolisi proteica, cioè riduce la degradazione delle proteine. C'è anche una diminuzione della lipolisi - riduzione dell'apporto di acidi grassi nel sangue.

È stato rivelato che la più piccola dose letale di insulina è di 100 U. Alcuni rimangono vivi e dopo 3000 IU. Se esiste una possibilità in caso di grave sovradosaggio, è necessario chiamare la squadra di pronto soccorso.

L'insulina ha i seguenti effetti:

  1. migliora l'assorbimento cellulare di glucosio e altre sostanze
  2. attiva gli enzimi di glicolisi chiave
  3. aumenta l'intensità della sintesi del glicogeno,
  4. diminuzione dell'intensità della gluconeogenesi: la formazione di glucosio nel fegato da varie sostanze diminuisce.

L'effetto anabolico dell'ormone è espresso in:

  • aumento dell'assorbimento cellulare di amminoacidi (valina e leucina),
  • migliorando la consegna di ioni di potassio, fosfato e magnesio nella cellula,
  • migliorare la replicazione del DNA e la biosintesi delle proteine,
  • migliorando la sintesi degli acidi grassi e la loro successiva esterificazione.

Potrebbero volerci diverse ore in coma, quindi anche una dose letale di insulina non causerà la morte. Tuttavia, è ancora necessario sapere quali dovrebbero essere le cure di emergenza per il coma diabetico.

Regole dell'insulina

Il regime di somministrazione del farmaco e la dose più appropriata dovrebbero essere stabiliti dal medico curante competente, tenendo conto di tutte le caratteristiche di una persona con diabete. Va inoltre considerata la natura del decorso della malattia e l'attuale stato di salute.

Il prezzo dell'insulina è di circa 600-700 rubli. Questo farmaco deve essere usato esclusivamente sotto controllo medico.

I meccanismi d'azione dell'insulina ormonale sono chiari alla medicina moderna. Per il trattamento delle persone con diabete, vengono utilizzati farmaci che corrispondono a una determinata classificazione.

Questi tipi di insulina si distinguono:

  1. Insulina ad azione rapida. L'effetto di tale sostanza si manifesta entro 5 minuti dalla somministrazione. Il risultato massimo è in un'ora. L'azione di tale insulina lo colpisce rapidamente. È consumato con il cibo,
  2. Insulina a breve durata d'azione. Una persona avverte l'effetto dell'ormone in mezz'ora. L'insulina deve essere somministrata prima dei pasti.
  3. L'insulina ha una durata media. Questo tipo di farmaco deve essere usato con l'insulina ad azione rapida o un'opzione ad azione rapida. Quindi, si otterrà un effetto duraturo.
  4. Insulina ad azione prolungata. Viene presentato al mattino e agisce per tutto il giorno. Può essere usato in combinazione con insulina ad alta velocità o a breve durata d'azione.

Ora per le persone con diabete ci sono diversi modi per usare l'insulina. L'ormone può essere iniettato attraverso una siringa con sottili aghi moderni. In questo modo, si possono fare iniezioni veloci e indolori. Tale ago viene inserito nel tessuto adiposo o in tali parti del corpo:

Insieme con l'insulina può vendere una penna-siringa, che è dotata di una scala di dosaggio. In molti casi, questo dispositivo ha una cartuccia incorporata.

L'ormone può anche essere iniettato attraverso l'ago, ma viene iniettato con un martello, non con un pistone. Questo dispositivo è comodo da usare per i bambini che devono eseguire l'auto-somministrazione del farmaco.

La pompa consente di iniettare regolarmente insulina per via sottocutanea. Di regola, il dispositivo viene utilizzato per l'area addominale. Dopo gli intervalli di tempo necessari, la pompa invierà l'insulina nel corpo attraverso il tubo. La pompa è un dispositivo popolare che consente di eliminare la necessità di utilizzare le iniezioni.

Ma questo metodo provoca ancora qualche disagio. Pertanto, un gran numero di scienziati sta lavorando per scoprire modi più convenienti per somministrare l'insulina. In precedenza c'era un processo di divulgazione dell'introduzione dell'ormone con l'aiuto della respirazione, ma questo non ha avuto alcun successo.

Attualmente, le vendite di tali dispositivi sono proibite. Il lavoro continua sulla creazione di spray speciali e cerotti speciali che consentano di somministrare l'ormone all'insulina attraverso la cavità orale. Tuttavia, tali dispositivi non sono ancora disponibili per l'uso diffuso.

Affinché l'insulina dell'azione prolungata possa essere assorbita nel sangue in breve tempo, deve essere iniettata nello stomaco. Una certa percentuale di persone preferisce fare iniezioni nella spalla. Inoltre, le persone con diabete spesso iniettano l'insulina nei glutei e nelle cosce. Va ricordato che in queste aree il farmaco deve essere somministrato molto lentamente.

Comprendendo i meccanismi di azione dell'insulina ormonale, è necessario effettuare regolarmente iniezioni nello stesso modo nella stessa area del corpo. Ma per evitare sigilli dolorosi e visibili, a volte è necessario cambiare la parte del corpo in cui verrà iniettata l'insulina. Molto spesso i posti per iniezioni si alternano in un cerchio.

Quando si usa l'insulina, è imperativo monitorare costantemente i livelli di zucchero nel sangue. Questo fattore è influenzato da:

  • assunzione di cibo e orari dei pasti
  • fare sport paziente
  • sperimentando emozioni positive o negative,
  • caratteristiche del trattamento di altre malattie.

Gli stessi fattori possono avere effetti diversi sul decorso della malattia in persone diverse o in diversi stadi della vita di una persona. Dovrebbe essere ogni giorno più volte per misurare i livelli di zucchero nel sangue al fine di controllare completamente la situazione attuale e le condizioni fisiche.

Per controllare il livello di glucosio è necessario prendere il sangue dal dito. Sulla base di tale monitoraggio sono state fatte alcune conclusioni. La quantità di zucchero concentrato nel sangue viene utilizzata per calcolare lo schema per l'insulina iniettata.

Va ricordato che il diabete mellito di tipo 1 di solito dura per tutta la vita.

Pertanto, è necessario monitorare sistematicamente le condizioni fisiche e il pancreas, che produce insulina.

Raccomandazioni importanti

I pazienti con diabete dovrebbero controllare il consumo di prodotti, nonché la quantità di carichi sportivi e l'assunzione di acqua pulita. Le persone insulino-dipendenti devono seguire il loro stile di vita ancora più strettamente.

Tali pazienti devono effettuare sistematicamente le iniezioni di insulina. Dipende dall'ora del giorno e da molti altri fattori. L'insulina ormonale deve essere costantemente sostituita da una che non può essere sintetizzata in modo indipendente nella giusta quantità dal pancreas umano.

Questa terapia sostitutiva in un certo senso migliora le condizioni di una persona e aiuta a condurre una vita piena.

Di recente, le più popolari sono le ultime opzioni. La penna a siringa è un meccanismo molto conveniente che si adatta anche ai bambini piccoli che devono effettuare autonomamente le iniezioni di insulina.

La pompa riduce la necessità di iniezione di insulina con un ago, questo è adatto per la maggior parte dei pazienti. Va ricordato che è necessario rispettare tutti i dosaggi prescritti dal medico curante.

Non è raccomandato violare il regime di trattamento, poiché porta a conseguenze negative che possono minacciare la vita di una persona. È pericoloso superare il dosaggio, poiché diventa la causa della morte.

Dovresti usare solo farmaci di alta qualità che abbiano il minimo possibile di reazioni avverse. Prima di acquistare i fondi, è necessario indagare su ciò che costituisce l'insulina. Il costo non sempre riflette il reale stato delle cose.

È necessario utilizzare i prodotti solo produttori rispettabili con molti anni di reputazione. Prima di acquistare insulina per un uso a lungo termine, è anche possibile conoscere le recensioni di persone e medici competenti.

Il video in questo articolo descrive il ruolo dell'insulina ormonale in tutte le funzioni del corpo.

Cellule bersaglio di insulina

L'azione dell'insulina sulle cellule bersaglio inizia dopo il legame con i recettori specifici della membrana dimerica (figura 6.22), mentre il dominio intracellulare del recettore esercita un'attività tirosin-chinasica. Il complesso del recettore insulinico non trasmette solo un segnale nella cellula, ma anche parzialmente attraverso l'endocitosi che penetra nella cellula verso i lisomi. Sotto l'influenza della proteasi lisosomiale, l'insulina viene scissa dal recettore, mentre l'ultima viene distrutta o restituita alla membrana e reinserita in essa. Il movimento ripetuto del recettore dalla membrana ai lisosomi e ritorno alla membrana è chiamato riciclaggio del recettore. Il processo di riciclaggio è importante per regolare la quantità di recettori dell'insulina, in particolare, fornendo una relazione inversa tra la concentrazione di insulina e il numero di recettori di membrana ad esso.

La formazione del complesso del recettore insulinico attiva la tirosina chinasi, che innesca la fosforilazione delle proteine ​​intracellulari. L'autofosforilazione del recettore che si verifica con questo porta ad un miglioramento del segnale primario. Il complesso dell'insulina-recettore causa l'attivazione della fosfolipasi C, la formazione di mediatori secondari inositolo trifosfato e diacilglicerolo, l'attivazione della proteina chinasi C, l'inibizione del cAMP. La partecipazione di diversi sistemi di mediatori secondari spiega la diversità e le differenze negli effetti dell'insulina in diversi tessuti.

Fig. 6.22. Schema del meccanismo d'azione dell'insulina sulla cellula bersaglio.

L'insulina influenza tutti i tipi di metabolismo, favorisce i processi anabolici, aumenta la sintesi di glicogeno, grassi e proteine, inibendo gli effetti di numerosi ormoni contrainsulari (glucagone, catecolamine, glucocorticoidi e somatotropina). Tutti gli effetti dell'insulina sulla velocità della loro attuazione sono divisi in 4 gruppi: molto veloce (dopo pochi secondi) - iperpolarizzazione delle membrane cellulari (eccetto epatociti), aumento della permeabilità al glucosio, attivazione di Na-K-ATPasi, input di K + e pompaggio di Na, soppressione di Ca - pompa e ritardo di Ca2 +; effetti rapidi (per diversi minuti) - attivazione e inibizione di vari enzimi che sopprimono il catabolismo e migliorano i processi anabolici; processi lenti (entro poche ore) - aumento dell'assorbimento di aminoacidi, cambiamenti nella sintesi di RNA e enzimi proteici; effetti molto lenti (da ore a giorni) - attivazione della mitogenesi e moltiplicazione cellulare.

L'effetto più importante dell'insulina nel corpo è un aumento di 20-50 volte il trasporto del glucosio attraverso le membrane delle cellule muscolari e adipose facilitando la diffusione lungo il gradiente di concentrazione con l'aiuto di vettori proteici di membrana sensibili all'ormone chiamati GLUT. Nelle membrane di diversi tipi di cellule, sono stati rilevati 6 tipi di GLUTS (Fig. 6.23), ma solo uno di essi - GLUT-4 - è insulino-dipendente e si trova nelle membrane delle cellule dei muscoli scheletrici, del miocardio e del tessuto adiposo.

L'insulina influenza il metabolismo dell'acqua del carbone, che si manifesta:

1) attivazione dell'utilizzo del glucosio da parte delle cellule,
2) aumento dei processi di fosforilazione;
3) soppressione del decadimento; e stimolazione della sintesi del glicogeno;
4) inibizione della gluconeogenesi;
5) attivazione dei processi di glicolisi;
6) ipoglicemia.

L'effetto dell'insulina sul metabolismo proteico consiste in: 1) aumento della permeabilità della membrana per gli amminoacidi; 2) miglioramento della sintesi dell'mRNA; 3) attivazione nel fegato della sintesi di aminoacidi; 4) aumento della sintesi e soppressione della disgregazione proteica.

Fig. 6.23. Diagramma del trasporto del glucosio attraverso le membrane cellulari. I portatori hanno il nome comune GLUT-1, 2, 3, 4, 5, 6. Solo GLUT-4 è dipendente dall'insulina.

I principali effetti dell'insulina sul metabolismo lipidico:

• stimolazione della sintesi di acidi grassi liberi dal glucosio;
• stimolazione della sintesi lipoproteica della lipasi nelle cellule endoteliali vascolari e, di conseguenza, attivazione dell'idrolisi dei trigliceridi associati alle lipoproteine ​​del sangue e alla fornitura di acido grasso alle cellule del tessuto adiposo;
• stimolazione della sintesi dei trigliceridi;
• soppressione della rottura del grasso;
• attivazione dell'ossidazione dei corpi chetonici nel fegato.

A causa del suo effetto sulla membrana cellulare, l'insulina mantiene un'alta concentrazione intracellulare di ioni di potassio, che è necessaria per garantire la normale eccitabilità delle cellule.

Una vasta gamma di effetti metabolici dell'insulina nel corpo suggerisce che l'ormone è necessario per il funzionamento di tutti i tessuti, organi e sistemi fisiologici, l'attuazione di atti emotivi e comportamentali, il mantenimento dell'omeostasi, l'implementazione di meccanismi di adattamento e la protezione del corpo da fattori ambientali avversi.

La mancanza di insulina (deficienza relativa rispetto al livello degli ormoni contrainsulari, in particolare il glucagone) porta al diabete. Un eccesso di insulina nel sangue, come un sovradosaggio, provoca ipoglicemia con gravi disfunzioni del sistema nervoso centrale, che utilizza il glucosio come fonte principale di energia, indipendentemente dall'insulina.

L'effetto dell'insulina sul metabolismo.

Gli obiettivi tissutali per l'insulina sono il fegato, il tessuto adiposo e i muscoli. Le membrane plasmatiche delle cellule di questi tessuti contengono il maggior numero di recettori dell'insulina.

Il recettore dell'insulina è un tetramero costituito da 2 sub e 2 subunità collegate da ponti disolfuro. Le subunità  sono completamente al di fuori delle cellule e sono responsabili del legame dell'insulina. Le sub-subunità sono proteine ​​transmembrana con attività enzimatica e sono responsabili del trasferimento del segnale ormonale nella cellula. La parte citoplasmatica della subunità possess possiede l'attività della chinasi, vale a dire in grado di fosforilare le proteine ​​mediante ATP. La fosforilazione delle proteine ​​intracellulari innesca una cascata di reazioni che portano a un cambiamento nell'attività di un gran numero di enzimi, attraverso il quale si realizza l'effetto regolatore dell'insulina sul metabolismo delle proteine, dei carboidrati e dei lipidi. Allo stesso tempo, l'insulina abbassa il livello di c-AMP nelle cellule.

1) Riduzione dell'uso del glucosio da parte delle cellule, aumento della mobilizzazione del glicogeno e attivazione della gluconeogenesi porta ad un aumento della glicemia (iperglicemia) e al superamento della soglia renale (glucosuria)

2) aumento della lipolisi, eccessiva formazione di acetil-CoA con la successiva ingestione di colesterolo (iperketonemia) e corpi chetonici (iperketonemia) nel sangue; I corpi chetonici entrano prontamente nelle urine (chetonuria)

3) diminuzione del tasso di sintesi proteica e aumento del catabolismo di AK nei tessuti porta ad un aumento della concentrazione di urea e di altre sostanze azotate nel sangue (azotemia) e un aumento della loro escrezione con urina (azoturia)

4) L'escrezione di grandi quantità di glucosio, corpi chetonici e urea da parte dei reni è accompagnata da un aumento della diuresi (poliuria)

La dimensione della soglia del rene 160mg%

L'iperglicemia prolungata promuove la glicosilazione non enzimatica delle proteine, l'accumulo di colesterolo nella parete del vaso (aterosclerosi), la chetoacidosi, la perdita di sodio e di potassio.

Il diabete di tipo 1 è una sintesi insulino-dipendente e compromessa dell'insulina.

Tipo 2 diabete-insulina-indipendente, carenza di recettori insulino-dipendenti nelle cellule bersaglio.

La calcitonina, un ormone peptidico, viene sintetizzata nelle cellule parafollicolari della tiroide come preproormone. L'attivazione avviene mediante proteolisi parziale. La secrezione di calcitonina viene stimolata durante l'ipercalcemia e diminuisce con l'ipocalcemia. L'obiettivo dell'ormone è il tessuto osseo. Il meccanismo d'azione è distante, mediato da cAMP. Sotto l'influenza della calcitonina, l'attività degli osteoclasti (cellule che rompono le ossa) è indebolita e l'attività degli osteoblasti (cellule coinvolte nella formazione del tessuto osseo) viene attivata. Di conseguenza, il riassorbimento del materiale osseo, idrossiapatite, viene inibito e la sua deposizione nella matrice organica dell'osso aumenta. Insieme a questo, la calcitonina protegge contro il collasso e la base organica dell'osso - il collagene - e stimola la sua sintesi. Ciò porta ad una diminuzione del livello di Ca 2+ e fosfato nel sangue e una diminuzione dell'escrezione di Ca 2+ nelle urine (Figura 10).

L'ormone paratiroideo è un ormone peptidico sintetizzato dalle cellule della ghiandola paratiroidea come proteina precursore. La proteolisi parziale dell'ormone e la secrezione dell'ormone nel sangue si verifica quando la concentrazione di Ca 2+ nel sangue diminuisce; al contrario, l'ipercalcemia riduce la secrezione dell'ormone paratiroideo. Gli organi bersaglio dell'ormone paratiroideo sono i reni, le ossa e il tratto gastrointestinale. Il meccanismo d'azione è distante, dipendente dal campo. L'ormone paratiroideo ha un effetto attivante sugli osteoclasti del tessuto osseo e inibisce l'attività degli osteoblasti. L'ormone paratiroideo nei reni aumenta la capacità di formare un metabolita attivo della vitamina D3 - 1,25-diidrossicolecalciferolo (calcitriolo). Questa sostanza aumenta l'assorbimento intestinale degli ioni Ca 2+ e H.2RO4 -, mobilizza Ca 2+ e fosfato inorganico dal tessuto osseo e aumenta il riassorbimento di Ca 2+ nei reni. Tutti questi processi portano ad un aumento dei livelli di Ca 2+ nel sangue (Figura 10). Il livello di fosfato inorganico nel sangue non aumenta, poiché l'ormone paratiroideo inibisce il riassorbimento dei fosfati nei tubuli dei reni e porta alla perdita di fosfati con l'urina (fosfaturia).

L'iperparatiroidismo è un'aumentata produzione di ormone paratiroideo da parte delle ghiandole paratiroidi. Accompagnato da una massiccia mobilizzazione di Ca 2+ da tessuto osseo, che porta a fratture ossee, calcificazione dei vasi sanguigni, reni e altri organi interni.

L'ipoparatiroidismo è una diminuzione della produzione di ormone paratiroideo da parte delle ghiandole paratiroidi. Accompagnato da una forte diminuzione del contenuto di Ca 2+ nel sangue, che porta ad un aumento dell'eccitabilità muscolare, contrazioni convulsive.

Regolazione della secrezione di insulina

La regolazione della secrezione di insulina viene eseguita dal circuito di regolazione con un canale di feedback, in cui il parametro regolato è la concentrazione di glucosio nel plasma sanguigno:

1 La secrezione di insulina è stimolata da un aumento della concentrazione di glucosio nel sangue a 4,5 mmol / l. Il glucosio entra attraverso la membrana nelle cellule beta attraverso i trasportatori GIUT-2, viene metabolizzato sotto l'influenza della glucochinasi, determinando un aumento della sintesi di ATP nei mitocondri. L'ATP inibisce i canali ionici di potassio sensibili, che porta a una diminuzione della resa di ioni K + dalle cellule beta e depolarizzazione.

2 La depolarizzazione della membrana beta-cellulare avvia l'apertura dei potenziali gate dei canali Ca 2+. L'assunzione di ioni di calcio è in crescita, contribuisce alla secrezione di insulina da parte delle beta-cellule, che si trova in granuli. Insieme con l'insulina, anche il peptide C viene secreto. Il rilascio di insulina in risposta alla glicemia avviene in due fasi: la fase veloce - il rilascio dell'insulina preparata dai granuli, la fase prolungata - il rilascio dell'insulina di nuova sintesi fino a quando la sintesi non viene bloccata dagli inibitori (Figura 6.28).

3 Con un aumento della concentrazione di insulina nel sangue, la concentrazione di glucosio in esso diminuisce, il che, a causa del feedback negativo, porta ad una diminuzione della secrezione di insulina (Fig. 6.29).

4 Un aumento della concentrazione di insulina nel sangue si verifica anche quando aumenta la quantità di aminoacidi nel plasma sanguigno (arginina, lisina, leucina). acidi grassi, così come alcuni ormoni: glucagone, gastrina, secretina, peptide shlunkovoinibuyuchy (SHIP), colecistochinina (CCK), polipeptide-1 glucagone-simile (GLP-1), cortisone; sotto l'influenza dell'acetilcolina - stimolazione dei recettori M-colinergici.

Inibire la secrezione di insulina

■ riduzione della concentrazione di glucosio nel sangue - ipoglicemia

■ somatostatina, che è formata da cellule delta delle isole di Langerhans;

■ insulina (alte concentrazioni nel sangue)

■ stimolazione adrenergica di α-adrenorecettori;

FIG. 6.27. Regolazione paracrina della secrezione dell'ormone pancreatico. Il segno "+" - la stimolazione della secrezione, il segno "-" - l'inibizione della secrezione

FIG. 6.28. Secrezione dell'insulina delle cellule beta

glicemia, porta alla stimolazione della secrezione di insulina da parte delle cellule beta e alla soppressione della secrezione di somatostatina da parte delle cellule delta;

■ attivazione delle fibre nervose simpatiche postgangliari attraverso la norepinefrina, che, interagendo con alfa-adrenorecettori delle cellule beta, inibisce la secrezione di insulina. La norepinefrina stimola anche la secrezione di somatostatina (Figura 6.30).

Il meccanismo d'azione dell'insulina sulle cellule bersaglio

L'effetto dell'insulina sulle cellule bersaglio si verifica dopo averlo collegato ai recettori dell'insulina della membrana cellulare.

FIG. 6.29. Il contorno della regolazione della secrezione di insulina, dove il parametro regolato è la concentrazione di glucosio nel sangue. C - concentrazione

FIG. 6.30. Regolazione della secrezione di insulina da parte del sistema nervoso autonomo. Il segno "+" - la stimolazione, il segno "-" - la frenata

■ esaurimento delle riserve di potassio

■ blocco dei canali del calcio.

La regolazione della secrezione viene effettuata anche dal sistema nervoso autonomo:

■ attivazione di fibre colanglicoliche paracentriche colinergiche, con aumento della concentrazione

I recettori dell'insulina sono tetrameri che hanno due subunità glicoproteiche alfa e due beta. Le subunità alfa attaccano l'insulina e sono extracellulari, mentre le subunità beta penetrano nella membrana delle cellule bersaglio e la loro parte interna ha attività tirosin-chinasica. Subunità beta di tirosina chinasi fosforila. Il recettore fosforilato poi fosforila le proteine ​​intracellulari e alcuni defosforili. Il complesso dell'insulina-recettore entra nella cellula per endocitosi.

Gli effetti biologici che si verificano nelle cellule bersaglio sotto l'influenza dell'insulina sono il risultato della fosforilazione di alcune proteine ​​e della defosforilazione di altre. Questo porta alla formazione di proteine ​​del trasportatore di glucosio attraverso la membrana e il suo accumulo nelle cellule. Di conseguenza, la sintesi di glicogeno e i lipidi aumentano. I processi di sintesi proteica avvengono più lentamente. Dopo diverse ore e giorni, la velocità dei processi di traduzione sui ribosomi cambia e, anche in seguito, i processi di trascrizione del DNA avvengono nel nucleo della cellula, portando alla sintesi di nuove proteine ​​(Fig. 6.31).

L'insulina regola il numero di recettori nelle cellule bersaglio - riduce il loro numero durante l'obesità, aumenta - durante il digiuno.

L'insulina è l'ormone più giovane.

struttura

L'insulina è una proteina costituita da due catene peptidiche A (21 aminoacidi) e B (30 amminoacidi) collegate da ponti disolfuro. In totale, 51 aminoacidi sono presenti nell'insulina umana matura e il suo peso molecolare è 5,7 kDa.

sintesi

L'insulina è sintetizzata nelle cellule beta del pancreas sotto forma di preproinsulina, all'estremità N della quale è la sequenza terminale del segnale 23-amminoacido, che funge da conduttore per l'intera molecola nella cavità del reticolo endoplasmatico. Qui, la sequenza terminale viene immediatamente eliminata e la proinsulina viene trasportata all'apparato di Golgi. In questa fase, la catena A, la catena B e il peptide C sono presenti nella molecola di proinsulina (la connessione è la connessione). Nell'apparato di Golgi, la proinsulina è confezionata in granuli secretori insieme agli enzimi necessari per la "maturazione" dell'ormone. Quando i granuli vengono spostati nella membrana plasmatica, si formano ponti disolfuro, il legante del peptide C (31 amminoacidi) viene tagliato e si forma la molecola finale di insulina. Nei granuli finiti, l'insulina si trova in uno stato cristallino sotto forma di un esamero formato con la partecipazione di due ioni Zn 2+.

Schema di sintesi dell'insulina

Regolazione della sintesi e della secrezione

La secrezione di insulina si verifica continuamente e circa il 50% dell'insulina rilasciata dalle cellule beta non è in alcun modo associata all'assunzione di cibo o ad altre influenze. Durante il giorno, il pancreas rilascia circa 1/5 delle riserve di insulina in esso contenute.

Il principale stimolatore della secrezione di insulina è un aumento della concentrazione di glucosio nel sangue superiore a 5,5 mmol / l, la massima secrezione raggiunge 17-28 mmol / l. Una caratteristica speciale di questa stimolazione è un aumento bifasico della secrezione di insulina:

  • La prima fase dura 5-10 minuti e la concentrazione ormonale può aumentare di 10 volte, dopo di che la sua quantità diminuisce,
  • La seconda fase inizia circa 15 minuti dopo l'insorgenza dell'iperglicemia e continua per tutto il suo periodo, portando ad un aumento del livello dell'ormone di 15-25 volte.

Più a lungo rimane la concentrazione ematica di glucosio, maggiore è il numero di cellule beta collegato alla secrezione di insulina.

L'induzione della sintesi dell'insulina avviene dal momento della penetrazione del glucosio nella cellula alla traduzione dell'mRNA dell'insulina. È regolato da un aumento della trascrizione del gene dell'insulina, un aumento della stabilità dell'mRNA dell'insulina e un aumento della traduzione dell'mRNA dell'insulina.

Attivazione della secrezione di insulina

1. Dopo che il glucosio penetra nelle cellule beta (tramite GluT-1 e GluT-2), è fosforilato da esochinasi IV (glucochinasi, ha una bassa affinità per il glucosio),

2. Successivamente, il glucosio viene ossidato dall'aerobico, mentre il tasso di ossidazione del glucosio dipende linearmente dalla sua quantità,

3. Di conseguenza, viene accumulato ATP, la cui quantità dipende anche direttamente dalla concentrazione di glucosio nel sangue,

4. L'accumulo di ATP stimola la chiusura dei canali ionici K +, che porta alla depolarizzazione della membrana,

5. La depolarizzazione della membrana porta all'apertura di canali Ca 2+ dipendenti dal potenziale e all'afflusso di ioni Ca 2+ nella cellula,

6. Gli ioni Ca 2+ in entrata attivano la fosfolipasi C e attivano il meccanismo di trasduzione del segnale calcio-fosfolipide per formare DAG e inositolo-trifosfato (SE3)

7. L'aspetto di IF3 nel citosol apre canali di Ca 2+ nel reticolo endoplasmatico, che accelera l'accumulo di ioni Ca 2+ nel citosol,

8. Un forte aumento della concentrazione di ioni Ca 2+ nella cellula porta al trasferimento di granuli secretori alla membrana plasmatica, alla loro fusione con essa e all'esocitosi di cristalli di insulina maturi verso l'esterno,

9. Successivamente, il decadimento dei cristalli, la separazione degli ioni Zn 2+ e il rilascio di molecole di insulina attive nel flusso sanguigno.

Schema di regolazione intracellulare della sintesi di insulina con la partecipazione di glucosio

Il meccanismo di guida descritto può essere regolato in una direzione o nell'altra sotto l'influenza di numerosi altri fattori, quali amminoacidi, acidi grassi, ormoni gastrointestinali e altri ormoni, regolazione nervosa.

Degli aminoacidi, la lisina e l'arginina influenzano in modo significativo la secrezione dell'ormone. Ma da soli, quasi non stimolano la secrezione, il loro effetto dipende dalla presenza di iperglicemia, vale a dire gli amminoacidi potenziano solo l'azione del glucosio.

Gli acidi grassi liberi sono anche fattori che stimolano la secrezione di insulina, ma anche solo in presenza di glucosio. Quando l'ipoglicemia hanno l'effetto opposto, sopprimono l'espressione del gene dell'insulina.

È secrezione logico positivo della sensibilità all'insulina all'azione degli ormoni del tratto gastrointestinale - incretins (enteroglyukagona e polipeptide inibitorio gastrico), colecistochinina, secretina, gastrina, polipeptide inibitorio gastrico.

Aumentando la secrezione di insulina con esposizione prolungata all'ormone somatotropico, ACTH e glucocorticoidi, estrogeni, progestinici è clinicamente importante e in una certa misura pericoloso. Ciò aumenta il rischio di esaurimento delle cellule beta, una diminuzione della sintesi di insulina e l'insorgenza di diabete mellito insulino-dipendente. Questo può essere osservato quando si utilizzano questi ormoni in terapia o in patologie associate alla loro iperfunzione.

La regolazione nervosa delle cellule beta pancreatiche include la regolazione adrenergica e colinergica. Qualsiasi stress (sforzo emotivo e / o fisico, ipossia, ipotermia, lesioni, ustioni) aumenta l'attività del sistema nervoso simpatico e inibisce la secrezione di insulina a causa dell'attivazione di α2-recettori adrenergici. D'altra parte, la stimolazione di β2-l'adrenorecettore porta ad un aumento della secrezione.

La secrezione di insulina è anche aumentata da n.vagus, che a sua volta è sotto il controllo dell'ipotalamo, che è sensibile alla concentrazione di glucosio nel sangue.

bersaglio

I recettori dell'insulina si trovano su quasi tutte le cellule del corpo, eccetto le cellule nervose, ma in quantità diverse. Le cellule nervose non hanno recettori dell'insulina, perché quest'ultimo semplicemente non penetra la barriera emato-encefalica.

Il recettore dell'insulina è una glicoproteina costruita da due dimeri, ognuno dei quali è costituito da subunità α- e β, (αβ)2. Entrambe le subunità sono codificate da un gene del cromosoma 19 e sono formate come risultato della proteolisi parziale di un singolo precursore. L'emivita del recettore è di 7-12 ore.

Quando l'insulina si lega al recettore, la conformazione del recettore cambia e si legano l'un l'altro, formando microaggregati.

Il legame dell'insulina al recettore avvia una cascata enzimatica di reazioni di fosforilazione. Prima di tutto, residui di tirosina autofosforilati sul dominio intracellulare del recettore stesso. Questo attiva il recettore e porta alla fosforilazione dei residui di serina su una specifica proteina chiamata substrato del recettore dell'insulina (SIR, o più spesso l'IRS dal substrato del recettore dell'insulina inglese). Esistono quattro tipi di IRS - IRS - 1, IRS - 2, IRS - 3, IRS - 4. Anche i substrati del recettore dell'insulina includono le proteine ​​Grb-1 e Shc, che differiscono dalla sequenza di amminoacidi IRS.

Due meccanismi per la realizzazione degli effetti dell'insulina

Ulteriori eventi sono divisi in due aree:

1. I processi associati all'attivazione di phosphoinositol-3-kinases - controllano principalmente le reazioni metaboliche del metabolismo di proteine, carboidrati e lipidi (effetti rapidi e molto rapidi dell'insulina). Ciò include anche i processi che regolano l'attività dei trasportatori di glucosio e l'assorbimento del glucosio.

2. Reazioni associate all'attività degli enzimi della chinasi MAP - in generale, controllano l'attività della cromatina (effetti lenti e molto lenti dell'insulina).

Tuttavia, tale suddivisione è condizionata, poiché nella cella sono presenti enzimi sensibili all'attivazione di entrambi i percorsi a cascata.

Reazioni associate all'attività del fosfatidilinositolo-3-chinasi

Dopo l'attivazione, la proteina IRS e un certo numero di proteine ​​ausiliarie contribuiscono alla fissazione dell'enzima eterodimero fosfoinositolo-3-chinasi contenente p85 normativo (il nome deriva dalla proteina MM 85 kDa) e la subunità catalitica p110 sulla membrana. Questa fosfolasi della membrana fosforila membrana fosfatidil inositolo fosfato in terza posizione al fosfatidil inositolo-3,4-difosfato (PIP2) e prima del fosfatidilinositolo-3,4,5-trifosfato (PIP3). Considerato un pip3 può agire come un'ancora di membrana per altri elementi sotto l'azione dell'insulina.

Effetto della fosfatidilinositol-3-chinasi sul fosfatidilinositolo-4,5-difosfato

Dopo la formazione di questi fosfolipidi, viene attivata la protein chinasi PDK1 (3-fosfoinositide protein protein-chinasi-1) che, insieme alla chinasi della proteina del DNA (DNA-PK, protein chinasi dipendente dal DNA inglese, DNA-PK), fosforila il doppio della proteina chinasi B AKT1, inglese RAC-alfa serina / treonina-proteina chinasi), che è collegato alla membrana tramite PIP3.

La fosforilazione attiva la proteina chinasi B (AKT1), lascia la membrana e si sposta nel citoplasma e nel nucleo cellulare, dove fosforila numerose proteine ​​bersaglio (più di 100 pezzi), che forniscono un'ulteriore risposta cellulare:

Meccanismo di fosfoinositolo 3-chinasi dell'azione dell'insulina
  • in particolare, è l'azione della proteina chinasi B (AKT1) che porta al movimento dei trasportatori di glucosio GluT-4 sulla membrana cellulare e all'assorbimento del glucosio da parte di miociti e adipociti.
  • inoltre, ad esempio, la proteina attiva chinasi B (AKT1) fosforila e attiva la fosfodiesterasi (PDE), che idrolizza il cAMP in AMP, con il risultato che la concentrazione di cAMP nelle cellule bersaglio diminuisce. Poiché con la partecipazione di cAMP, la proteina chinasi A viene attivata, che stimola la glicogeno TAG-lipasi e fosforilasi, come risultato dell'insulina negli adipociti, la lipolisi viene soppressa e nel fegato la glicogenolisi viene interrotta.
Reazioni di attivazione della fosfodiesterasi
  • Un altro esempio è l'azione della proteina chinasi B (AKT) sulla glicogeno sintasi chinasi. La fosforilazione di questa chinasi la inattiva. Di conseguenza, non è in grado di agire sul glicogeno sintetasi, di fosforilare e inattivarlo. Pertanto, l'effetto dell'insulina porta alla ritenzione di glicogeno sintasi in una forma attiva e alla sintesi di glicogeno.

Reazioni associate all'attivazione del pathway della chinasi MAP

All'inizio di questa via, entra in gioco un altro substrato del recettore dell'insulina: la proteina Shc (Src (dominio omologia 2 contenente la proteina trasformata 1)), che si lega al recettore insulinico attivato (autofosforilato). Successivamente, la proteina Shc interagisce con la proteina Grb (la proteina legata al recettore del fattore di crescita) e la costringe a unirsi al recettore.

Anche nella membrana è presente costantemente la proteina Ras, che si trova in uno stato calmo associato al PIL. Vicino alla proteina Ras ci sono proteine ​​"ausiliarie" - GEF (fattore di scambio GTF in inglese) e SOS (figlio di sette senza cervello) e proteine ​​GAP (fattore di attivazione di GTPase).

La formazione del complesso proteico Shc-Grb attiva il gruppo GEF-SOS-GAP e porta alla sostituzione del PIL mediante GTP nella proteina Ras, che causa la sua attivazione (il complesso Ras-GTP) e la trasmissione del segnale alla chinasi di proteina Raf-1.

Quando attiva la proteina chinasi Raf-1, si attacca alla membrana plasmatica, fosforila ulteriormente chinasi su residui di tirosina, serina e treonina e interagisce anche con il recettore dell'insulina.

Successivamente, attivati ​​Raf-1 fosforila (attiva) MAPK-K, una proteina chinasi di MAPK (chinasi di proteina attivata dal mitogeno inglese, chiamato anche MEK, inglese MAPK / ERK chinasi), che a sua volta fosforila l'enzima MAPK (MAP chinasi, oppure ERK, chinasi segnale-regolata extracellulare inglese).

1. Dopo aver attivato la MAP-chinasi, direttamente o attraverso ulteriori chinasi, fosforila le proteine ​​del citoplasma, cambiando la loro attività, ad esempio:

  • l'attivazione della fosfolipasi A2 porta alla rimozione dell'acido arachidonico dai fosfolipidi, che viene poi convertito in eicosanoidi,
  • l'attivazione della ribosomiale chinasi innesca la traduzione proteica,
  • l'attivazione della fosfatasi proteica porta alla defosforilazione di molti enzimi.

2. Un effetto su larga scala è il trasferimento del segnale di insulina al nucleo. MAP chinasi indipendentemente fosforila e quindi attiva un numero di fattori di trascrizione, garantendo la lettura di alcuni geni importanti per la divisione, differenziazione e altre risposte cellulari.

Percorso dipendente dalla MAP per gli effetti dell'insulina

Una delle proteine ​​associate a questo meccanismo è il fattore di trascrizione CREB (proteina di legame degli elementi di risposta CAMP). Nello stato inattivo, il fattore è defosforilato e non influenza la trascrizione. Sotto l'azione di attivare i segnali, il fattore si lega a certe sequenze CRE-DNA (elementi di risposta CAMP), rafforzando o indebolendo la lettura di informazioni dal DNA e la sua attuazione. Oltre alla via MAP-chinasi, il fattore è sensibile alle vie di segnalazione associate alla protein chinasi A e alla calcio-calmodulina.

La velocità degli effetti dell'insulina

Gli effetti biologici dell'insulina sono divisi per il tasso di sviluppo:

Effetti molto veloci (secondi)

Questi effetti sono associati ai cambiamenti nei trasporti transmembrana:

1. Attivazione di Na + / K + -ATPasi, che provoca il rilascio di ioni Na + e l'ingresso di ioni K + nella cellula, che porta all'iperpolarizzazione delle membrane delle cellule insulino-sensibili (eccetto gli epatociti).

2. Attivazione dello scambiatore Na + / H + sulla membrana citoplasmatica di molte cellule e l'uscita dalla cellula degli ioni H + in cambio di ioni Na +. Questo effetto è importante nella patogenesi dell'ipertensione nel diabete mellito di tipo 2.

3. Inibizione della membrana Ca 2+ -ATPasi porta a un ritardo degli ioni Ca 2+ nel citosol della cellula.

4. Esci sulla membrana di miociti e adipociti dei trasportatori di glucosio GluT-4 e un aumento di 20-50 volte il volume del trasporto di glucosio nella cellula.

Effetti rapidi (minuti)

Gli effetti rapidi sono cambiamenti nei tassi di fosforilazione e defosforilazione degli enzimi metabolici e delle proteine ​​regolatrici. Di conseguenza, l'attività aumenta.

  • glicogeno sintasi (stoccaggio del glicogeno),
  • glucochinasi, fosfofuctokinasi e piruvato chinasi (glicolisi),
  • piruvato deidrogenasi (ottenendo acetil-SkoA),
  • HMG-Scoa reduttasi (sintesi del colesterolo),
  • acetil-SCA-carbossilasi (sintesi degli acidi grassi),
  • glucosio-6-fosfato deidrogenasi (via del pentoso fosfato),
  • fosfodiesterasi (cessazione degli effetti di mobilizzare ormoni adrenalina, glucagone, ecc.).

Effetti lenti (da minuti ad ore)

Gli effetti lenti sono il cambiamento nel tasso di trascrizione dei geni delle proteine ​​responsabili del metabolismo, della crescita e della divisione delle cellule, ad esempio:

1. Induzione della sintesi enzimatica

  • glucochinasi e piruvato chinasi (glicolisi),
  • ATP-citrato liasi, acetil-SCA-carbossilasi, acido grasso sintasi, citosolico malato deidrogenasi (sintesi degli acidi grassi),
  • glucosio-6-fosfato deidrogenasi (via del pentoso fosfato),

2. Repressione della sintesi dell'mRNA, ad esempio, per la carbossibutasi PEP (gluconeogenesi).

3. Aumenta la fosforilazione sierica della proteina ribosomiale S6, che supporta i processi di traduzione.

Effetti molto lenti (ore-giorno)

Effetti molto lenti realizzano la mitogenesi e la riproduzione cellulare. Ad esempio, questi effetti includono

1. Miglioramento nel fegato della sintesi della somatomedina, dipendente dall'ormone della crescita.

2. Aumentare la crescita cellulare e la proliferazione in sinergia con la somatomedina.

3. Transizione di cellule dalla fase G1 alla fase S del ciclo cellulare.

patologia

ipofunzione

Diabete mellito insulino-dipendente e non insulino-dipendente. Per diagnosticare queste patologie nella clinica utilizzare attivamente test di stress e determinazione della concentrazione di insulina e C-peptide.

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