Чем вырабатывается инсулин в организме

Чем вырабатывается инсулин в организме

Выработка инсулина в организме совершается в поджелудочной железе, в β-клетках, находящихся в островковом аппарате. Цель – нормализация и контроль за протекающими в организме процессами, также регуляция обмена.

Данное биологически активное вещество (БАВ) способно снижать уровень глюкозы. Описанный процесс очень важен, его стабильность влияет на состояние здоровья всего организма.

Выработка инсулина поджелудочной железой

Орган является важным в системе пищеварения и функционирует в двух направлениях.

Экзокринная

Выделяется панкреатический сок, содержащий специальные ферменты, важные для нормального выполнения процесса переработки пищи. На протяжении суток его вырабатывается примерно 0,5-1 литр.

При поступлении в желудок пищи, вырабатываются гормоны, активирующие целую серию реакций и стимулирующие действие сока.

Элементы, содержащиеся в соке, способствуют нейтрализации кислотной составляющей, что обеспечивает стабильность переваривания, а также полноценное усваивание углеводов.

Эндокринная

Благодаря ей, выполняется контроль за процессами обмена. Поджелудочная железа продуцирует гормоны, которые состоят из двух видов клеток (α и β).

Первые (их содержание достигает 20%), производят глюкагон, способствующий повышению в плазме уровня глюкозы. Также они вырабатывают липокаин, важный для предотвращения развития жировых перерождений, происходящих в печени.

Выработка инсулина поджелудочной случается в бета-клетках (концентрация 80%). Их назначение – контроль за течением обменных процессов. При помощи инсулинового воздействия, глюкоза из плазмы транспортируется в клетки, благодаря этому сахар быстро снижается.

Срывы, происходящие в бета-клетках, провоцирует различные отклонения. Повышенная выработка инсулина может вызвать сахарный диабет.

Поджелудочная железа: выработка инсулина

Какая основная задача инсулина? Поддерживает стандартный уровень глюкозы. Когда уровень сахара повышается и превышает 100 мг/децилитр, инсулин способствует нейтрализации глюкозы. Возможный ее избыток сразу же направляется в специальные «склады». Нарушения, происходящие во время создания гормона, способны вызывать негативные отклонения в работе организма.

Как сдавать анализ на гормон инсулин, описано в статье.

Потребность в инсулине можно объяснить тем, что без него клетки не могут полноценно работать. Гормон также воздействует на процессы обмена.

Что дает выработка инсулина в организме:

  • продуцирование жирных кислот и гликогена, происходящих в клетках печени, а также глицерола, вырабатываемого жировой тканью;
  • запуск в мышцах синтеза гликогена и белка;
  • распад гликогена, выработка глюкозы, которая происходит с помощью резервных хранилищ;
  • подавление синтеза кетоновых тел, расщепление белков, липидов.

Когда концентрация инсулина высокая (выше 3-30 мкЕд/мл), это значит, что у человека имеется патология (к примеру, опухоль ПЖ) или же физиологическое состояния (беременность, при которой диагностируется гестационный диабет).

Низкий уровень сахара в крови сигнализирует о наличии у человека сильной усталости (физической) или о том, что развивается какая-то патология.

Причины появления диабета

При сбое в продуцировании инсулина в поджелудочной железе или при его дефиците, возникает СД.

Данная патология провоцирует нарушения в обменных процессах, особенно это касается углеводного. Именно данные проблемы приводят к развитию патологических перемен в работе многих органов.

При СД возникает нарушением в извлечении из еды необходимой энергии, трансформируемой в глюкозу. При ее поступлении в кровоток, концентрация начинает расти, что провоцирует скачки глюкозы.

Когда работа стабильная, это является определенным «толчком», призывающим поджелудочную железу выбросить инсулин, способный подавить сахар. Гормон способствует проникновению глюкозы в клетки крови, что является хорошим энергетическим источником для стабильной работы организма.

Когда в данном процессе имеются отклонения, глюкоза уже не способна проникнуть в середину клеток, поэтому так и остается в крови. Уровень сахара повышается, это происходит как при нехватке инсулина, так и если пища не была принята вовремя. Следствием этого становится выброс в кровь еще одной (дополнительной) порции сахара. Т.е. инсулин открывает глюкозе доступ в клетки, стабилизирует объем сахара.

Основными причинами развития сахарного диабета (как 1 типа, так и 2 типа, у детей и даже у новорожденных) можно считать:

  • Генетическую предрасположенность. Есть высокая вероятность того, что если родители или ближайшие родственники – диабетики, ребенок также унаследует болезнь.
  • Ожирение.
  • Проблемы, развивающиеся в железах внутренней секреции, в поджелудочной железе (панкреатит, злокачественная опухоль, фиброз).
  • Болезни вирусного направления.
  • Возраст человека. Согласно научным и медицинским исследованиям, по прошествии каждых 10 лет, вероятность заболеть сахарным диабетом для человека резко растет.

Диагностика

Имеется ряд характерных симптомов, которые помогают выявить патологию. К ним относятся:

  • постоянная жажда;
  • быстрое похудение или наоборот, набор веса;
  • шелушение кожных покровов;
  • слабость;
  • заживление порезов или ранок на коже происходит очень долго;
  • при увеличении дозы жидкости, выпиваемой в сутки, возрастает частота мочеиспусканий и диуреза.

Если болезнь не лечить, то возможны различные осложнения, человек постоянно ощущает головную боль, отмечает нарушения в резкости и уровне зрения, появляются боли в сердце и конечностях.

Согласно статистике, ежегодно от СД и осложнений, к которым он привел, в мире умирает около 2 миллионов человек. А начинается это с того, что больной не обращает внимания на характерные признаки и показатель в крови гормона инсулина. Поэтому важно заниматься своим здоровьем, своевременно сдавать анализы и при малейших необычных симптомах, обращаться к врачу.


Поделиться ссылкой:

Рубрика: Биология

Дата публикации: 25.12.2019 2019-12-25

Статья просмотрена: 2723 раза

Библиографическое описание:

Калякин, С. Н. Что такое инсулин и какова его роль в организме человека / С. Н. Калякин, О. В. Беляшова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2020. — № 1 (31). — С. 51-54. — URL: https://moluch.ru/young/archive/31/1826/ (дата обращения: 28.08.2020).

Читайте также:  Атопический дерматит у взрослых народное лечение

В современном мире большое количество людей подвержены сахарному диабету. Плохая экологическая обстановка, неправильный тип питания, вредные привычки — все это может привести к такому заболеванию. Многие люди, даже не подозревают, что имеет этот диагноз. С каждым годом процент заболевших растет на несколько процентов. По данным ВОЗ, количество больных сахарным диабетом в мире удваивается каждые 15 лет. На сегодняшний день в мире процент заболевших составляет 7,1 % — это около 371 миллион человек. В РФ количество людей, страдающих данным заболеваниям, составляет около 6 % из них более 280 тысяч имеют заболевание I типа. Эти люди зависят от ежедневного введения инсулина, среди них 16 тысяч детей и 8,5 тысяч подростков.

Так что же такое сахарный диабет? Это заболевание, приводящее к нарушению обмена веществ, характеризующееся повышением содержания сахара в крови, когда возникает хроническая нехватка инсулина. Инсулин — это гормон, синтезирующийся в поджелудочной железе, а именно в клетках, которые называются островки Лангерганса (ОЛ).

Рис. 1. Клетки поджелудочной железы

Клетки поджелудочной железы не однородны и представлены двумя видами клеточных образований: ацинус, вырабатывающий ферменты и участвующий в пищеварительной функции, и островки Лангерганса, основная функция которого — синтезировать гормоны. В самой железе островков немного: они составляют 1–2 % от всей массы органа. Клетки ОЛ разнятся между собой по строению, функциям и имеется пять их видов. Они секретируют активные вещества, регулирующие углеводный обмен, пищеварение, могут участвовать в ответе на стрессовые реакции. К ним относятся: α-клетки (занимающие 25 % площади ОЛ) вырабатывают глюкагон — гормон повышающий уровень глюкозы в крови, участвует в снижении уровня кальция и фосфора в крови. β -клетки (60 %) составляют внутренний (центральный) слой дольки и являются основными, отвечают за выработку инсулина и амилина — компаньона инсулина в регуляции глюкозы крови. δ-клетки (10 %) образуют внешний слой в островке, продуцируют соматостатин — гормон, значительная часть которого синтезируется в гипоталамусе. РР -клетки (5 %), располагаются по периферии, вырабатывают вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), панкреатический полипептид (ПП), который способствует ослаблению свойств холестерина, обладает спазмолитическими свойствами в отношении гладкой мускулатуры желчного пузыря. Эпсилон-клетки — самые редкие из входящих в состав ОЛ (менее 1 %), синтезирующие грелин, одна из многочисленных функций относится возможность влиять на аппетит.

В β -клетках инсулин вырабатывается 24 часа в сутки, в больших количествах, чем другие гормоны. Жизненно важная функция инсулина заключается в том, что для нормального функционирования человеческому организму постоянно нужна глюкоза, которая обеспечивает клетки энергией. На нужном уровне глюкозу держит гормон инсулин, который как «ключик открывает» закодированную форму глюкозы и делает ее доступной для восприятия мозгом и организмом в целом. Попадая в клетку, глюкоза участвует в цепочке биохимических реакций, результатом которых является высвобождение определенного количества энергии. Эта энергия идет на поддержание всех жизненных процессов в клетке. Так как же происходит синтез инсулина и как он действует на организм?

Рис. 2 Синтез инсулина

Инсулин — это простой белок, из состоящий из полипептидных цепей: А-цепь (21 аминокислота) и В-цепь (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Его молекулярная масса равна 5,7 кДа. Инсулин синтезируется в поджелудочной железе в виде проинсулина, который путем органического протеолиза превращается в инсулин. При этом от проинсулина отщепляется С-пептид и 33 аминокислотных остатков. После чего он следует в аппарат Гольджи, где упаковывается в определенные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для «созревания» гормона. В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn2+.

В основном синтез и секреция инсулина начинаются во время приема пищи, тогда полностью готовая гранула сливается с клеточной мембраной и ее содержимое полностью выдавливается из клетки в кровь, нормализуя уровень глюкозы. Однако секреция инсулина происходит постоянно и около 50 % инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи — это называется базальный уровень инсулина. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина. Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л.

После проникновения глюкозы в β-клетки (через белок-переносчик ГлюТ-1, 2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе), далее она аэробно окисляется, накапливается аденозинтрифосфате (АТФ), тем самым стимулируя закрытие ионных K+-каналов, что приводит к деполяризации мембраны и открытию потенциал-зависимых Ca2+-каналов и притоку ионов Ca2+ в клетку. Поступающие ионы Ca2+ активируют фосфолипазу C и запускают Ca-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием диацилглицерола (ДАГ) и инозитол-трифосфата (ИФ3), что ускоряет накопление ионов Ca2+ в цитозоле. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу. Затем происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток. Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных.

Читайте также:  Плохой запах изо рта у ребенка причины и лечение

Рис. 3. Схема внутриклеточной регуляции синтеза инсулина

Противоположным к инсулину по значению является гормон глюкагон. Это гормон, представляющий собой полипептидную цепь, и способный повышать уровень глюкозы в крови. Он синтезируется в поджелудочной железе, на ОЛ в α-клетках, но хранится он печени и запас его составляет около 200 г. Глюкагон при дефиците глюкозы или при недостатке энергии расщепляется до глюкозы, которая потом попадает в кровь. Тем самым глюкагон способен поддерживать концентрацию глюкозы в крови, снабжать мышцы дополнительной энергией, а также стимулирует попадание кислорода.

Неотъемлемую часть в синтезе инсулина играет вещество C-пептид, синтезирующееся в β-клетках поджелудочной железы. Наличие его в крови человека, показывает есть ли у человека сахарный диабет или нет. С-пептид остается биологически неактивным и сам по себе не выполняет никаких регуляций, но его наличие отражает концентрацию инсулина в крови. В норме для человека соотношение инсулин-С-пептид –5:1. Это происходит, потому что полураспад инсулина гораздо больше, чем у C-пептида, поэтому скорость выделение инсулина гораздо выше.

На снижение уровня глюкозы в крови влияет физическая активность, на его повышение — углеводное питание и стресс. Организм здорового человека способен контролировать уровень глюкозы в крови, но у людей, которые болеют сахарным диабетом, организм не способен это делать, поэтому у таких людей может состояния гипо- и гипергликемии. Гипогликемия — это критическое понижения сахара в крови. А гипергликемия, наоборот, это состояние, при котором в крови концентрация глюкозы выше нормы. Не только у людей, страдающих сахарным людей, может происходить данные состояния, а также и у здоровых, но у них это менее выражено. Норма уровня глюкозы в плазме крови составляет 4,0–6,1 ммоль/л, в цельной крови 3,3–5,5 ммоль/л. Гипогликемию отмечают при уровне глюкозы менее 2,8 ммоль/л, гипергликемию — когда уровень глюкозы составляет 6,5 ммоль/л натощак и 8,9 ммоль/л в любое время. Первыми признаками гипогликемии является головные боли, сонливость, бледность, тошнота, чувство голода. А при гипергликемии частое мочеиспускание, жажда, помутнение зрения, тошнота.

Помимо главной функции инсулина — расщепление глюкозы и доставка к жизненно важным органам, инсулин имеет такие положительные свойства на организм — это перенос аминокислот в мышечные клетки, тем самым стимулируется синтез белка, что способствует наращиванию мышечной ткани. Кроме того, гормон активизирует синтез гликогена, увеличивает активность энзимов, что помогает обеспечивать запас глюкозы в мышечных клетках, тем самым улучшая их производительность и восстановление.

Но есть и отрицательные свойства инсулина на организм, так например, он блокирует энзим, называемый горомонорецепторной липазой, который отвечает за расщепление жировой ткани. При этом организм не может расщепить накопленный жир (триглицериды) и превратить его в форму, которую можно сжечь (свободные жирные кислоты). При длительном повышенном состоянии инсулина организм начинает накапливать его в клетках, увеличивая синтез жировых кислот, что приводит к ожирению. Инсулин стимулирует выработку в печени холестерина, излишки которого разрушают артерии и развивается атеросклероз.

Исходя из вышесказанного, гормон инсулин является жизненно важным. Его полное отсутствие ведет к остановке работы всего организма. Он является важным звеном в доставке питания всем клеткам и особенно мозгу. Однако повышенное содержание в крови инсулина, например, при высокоуглеводном питании приводит к увеличению жировых отложений. В настоящее время, в случае отсутствия в организме функции воспроизведения инсулина поджелудочной железой, возможна заместительная инсулинотерапия синтетическим аналогом или человеческим инсулином, получен методом биотехнологии. Это является способом декомпенсации сахарного диабета. Ученые ведут новейшие разработки, которые позволят не только поддерживать, но и вылечить данное заболевание. А для того, чтобы исключить риск развития сахарного диабета, нужно периодически проверять уровень глюкозы крови и питаться правильно, уменьшив употребление высокоуглеводных продуктов питания.

В этой статье вы узнаете:

Очень важно знать, как работает организм в норме, чтобы понять те изменения, которые происходят в нем при развитии диабета. Большинство процессов в теле человека контролируются гормонами. Органом, вырабатывающим инсулин, является поджелудочная железа. Гормон синтезируется в особых клетках, которые называются бетта-клетками.

Такие клетки располагаются в железе в виде отдельных обособленных скоплений. Их называют островками Ларгенганса.

Кроме выработки инсулина поджелудочная железа также синтезирует пищеварительные ферменты. Как правило, эта функция железы не изменяется и хорошо выполняется без отклонений только у пациентов с диабетом 1 типа.

При втором типе на состояние поджелудочной влияет не только диабет, но и множество сопутствующих заболеваний (ожирение, желчекаменная болезнь, хронический гастрит и другие), отчего ее функция может измениться самым различным образом.

Почему поджелудочная перестает вырабатывать инсулин?

Иммунная система помогает человеку бороться с вирусами, микробами, уничтожает чужеродные клетки, в том числе и раковые, которые могут образовываться в процессе жизни человека. Происходит постоянное обновление клеток в разных органах: старые гибнут, а новые образуются, замещая их.

Расположение поджелудочной железы

Это касается и бетта-клеток поджелудочной железы. Иммунитет в норме хорошо различает «свои» клетки от «чужеродных».

Наследственность и действие окружающей среды (чаще всего вирусы) изменяют свойства β-клеток.

Читайте также:  Боковая парапателлярная артротомия коленного сустава

Выделяют ряд причин, почему поджелудочная железа не вырабатывает инсулин.

Таблица – Причины, из-за которых может снижаться выработка инсулина

Происходят следующие процессы:

  • Выделяются аутоантигены.
  • Клетки иммунной системы (макрофаги МФ, дендритные клетки ДК) передают переработанные аутоантигены Т-лимфоцитам, которые, в свою очередь, начинают воспринимать их как чужеродные.
  • Часть Т-лимфоцитов, превратившихся в специфические цитотоксические аутоагрессивные лимфоциты (ЦТЛ).
  • Развивается воспаление поджелудочной железы и разрушение β-клетки.

Этот процесс длительный и протекает с различной скоростью: от нескольких месяцев у маленьких детей до нескольких лет у взрослых.

Аутоиммунное разрушение β-клеток

По данным научных исследований, у людей с наследственной предрасположенностью к сахарному диабету 1 типа уже за несколько лет до начала заболевания в крови определяются специфические антитела (IAA, ICA, GADA, IA-2β), которые, не разрушая β-клетку, являются ранними маркерами риска развития СД 1 типа.

К сожалению, в иммунной системе сохраняется память к антигенам β-клеток, поэтому процесс их разрушения очень трудно остановить.

Учёные считают, что при диабете 1 типа бетта-клетки могут восстанавливаться. Даже при гибели 90 % процентов всех бетта-клеток из оставшихся 10 % может произойти восстановление. Однако для этого необходимо остановить «агрессивную» реакцию иммунной системы. Только тогда станет возможным излечение от этой болезни.

Стадии развития диабета 1 типа

Некоторые исследования были направлены на изучение возможности остановить «агрессивное поведение» иммунной системы по отношению к бетта-клеткам путём применения нескольких групп препаратов. Однако достоверных положительных результатов получено не было.

Большую надежду учёные связывают с возможностью применения моноклональных антител, способных изменить агрессивный иммунитет в благоприятную сторону, т. е. снизить аутоиммунную реакцию в поджелудочной железе.

Эти исследования являются очень перспективными, поскольку в случае отсутствия контроля над иммунитетом даже пересадка островков Ларгенганса и применение стволовых клеток будут бессмысленны.

Работа инсулина

Основная функция гормона заключается в том, что он связывается с рецептором на клетке (специальный датчик узнавания). Если узнавание произошло («ключ подошел к замку»), то клетка становится проницаемой для глюкозы.

Воздействие инсулина на клетку

Выработка инсулина начинается уже тогда, когда мы видим еду и ощущаем ее запах. По мере переваривания пищи, высвобождения из нее глюкозы и попадания ее в кровь, бетта-клетки увеличивают выработку инсулина, поэтому, у здоровых людей уровень сахара крови всегда сохраняется в пределах нормы и не зависит от того, сколько сладкого они съели.

Инсулин отвечает за попадание глюкозы в так называемые «инсулинозависимые ткани»: печень, мышцы, жировая ткань.

Интересный факт: Самые главные органы не нуждаются в инсулине. В «инсулиннезависимые» клетки сахар из крови попадает просто по градиенту концентрации: когда его в клетке меньше, чем в крови, он свободно переходит в клетку. Такими органами являются головной мозг, нервы, сетчатка, почки, надпочечники, кровеносные сосуды и эритроциты.

Такой механизм необходим для того, чтобы в случае недостатка глюкозы крови выработка инсулина останавливалась и сахар поступал бы только в самые важные органы.

Организму необходимо немного инсулина даже в ночное время и в периоды голода, чтобы обеспечить усвоение глюкозы, образующейся в печени. Такой инсулин называют базальным или фоновым.

Уровни инсулина и глюкозы в крови

Существует еще болюсный инсулин. Это то количество гормона, которое вырабатывается в ответ на прием пищи.

Помните, необходимо научиться рассчитывать и вводить себе дозу инсулина в зависимости от количества принятой пищи. Поэтому так важно обучение при сахарном диабете 1 типа. Без знаний о своей болезни и правилах поведения адекватное лечение практически невозможно.

Очень важно также оценивать потребность в инсулине. У человека без диабета вырабатывается приблизительно 0,5 ЕД инсулина на кг массы тела каждый день. Для взрослого с массой тела 70 кг получаем 70*0,5=35 ЕД в сутки.

У большинства пациентов через 1–3 года от момента возникновения потребность в инсулине стабилизируется и составляет 0,7–1,0 ЕД/кг.

Чувствительность к инсулину

Чувствительность организма к гормону важна для определения того, насколько конкретная доза инсулина снизит уровень сахара крови. К сожалению, одна и та же доза инсулина не всегда оказывает одинаковый эффект на снижение глюкозы крови.

Определенные факторы повышают чувствительность к инсулину, другие причины – уменьшают.

Таблица – Факторы, влияющие на чувствительность к инсулину

Инсулинорезистентность означает, что требуется большее количество инсулина, чтобы поучить такой же эффект снижения сахара крови. Другими словами, происходит уменьшение чувствительности к инсулину.

Давно известно, какая железа вырабатывает инсулин. Но что еще, кроме поджелудочной железы, вырабатывает инсулин в организме человека?

В последние годы пристальный интерес вызываю вещества инкретины – это гормоны, секретируемы клетками желудочно-кишечного тракта и стимулирующие действие инсулина.

  • Глюкагоноподобный пептид-1 (ГПП-1);
  • Глюкозозависимый инсулиноподобный пептид (ГИП).

Последнее вещество оказывает эффект, сравнимый с действием инсулина.

Основные эффекты инкретинов:

  • увеличивают синтез инсулина после еды;
  • улучшают потребление глюкозы клетками, что приводит к снижению сахара крови.

Существуют данные, что у пациентов с диабетом данное вещество продолжает синтезироваться в прежних количествах, в то время, как бетта-клетки гибнут. Проблема состоит в том, что инкретины очень быстро распадаются под действием собственных ферментов организма.

Ссылка на основную публикацию
Чем вылечить синусит у взрослого
Синусит - воспаление слизистой оболочки любой из околоносовых пазух носа. Острый синусит может возникнуть при травме области носа и околоносовых...
Чай листья сенны отзывы
Действующее вещество: 3D-изображения Инструкция по медицинскому применению Сенны листьяИнструкция по медицинскому применению - РУ № Р N003545/01 Дата последнего изменения:...
Чай пижма от чего
Название «пижма» в переводе с греческого слова «атаназия», означает «бессмертие». Считалось, что пижма придает бессмертие, поэтому оно использовалось для бальзамирования....
Чем вымыть руки после горького перца
Многие народы мира используют в кулинарии достаточно специфический овощ, такой как красный острый перец. Он богат большим количеством витаминов из...
Adblock detector