Anatómia a fyziológia inzulínu
Inzulín alebo „antidiabetický hormón“ je jediný hormón s hypoglykemickým účinkom z tela. Zásluhu na tom má lekár a vedec Nicolae Paulescu, aj keď Nobelova cena za medicínu odmenila Kanaďanov Collip, Banting, Best a McLeod o 2 roky neskôr, v roku 1923, za preukázanie terapeutického účinku inzulínu pri liečbe cukrovky u muž. [1]
Názov „inzulín“ ukazuje svoj pôvod, konkrétne Langerhansove ostrovy, pôvodne sa však tento hormón nazýval „pankreas“, čo pomenoval Paulescu v roku 1921.
Výroba a uvoľňovanie inzulínu
Inzulín sa vylučuje endokrinná zložka pankreasu, čo predstavuje asi 800 000 - 1 200 000 ostrovov Langerhans, čo predstavuje iba 1 - 2% z celkovej hmotnosti pankreasu. [2]
Langerhansove ostrovy sa skladajú z niekoľkých typov buniek, z ktorých každá má špecifickosť vylučovania inej zlúčeniny. Primárna dôležitosť však patrí B bunkám (beta), ktoré vylučujú inzulín a amylín; tieto bunky sú usporiadané v strede Langerhansových ostrovov a sú najpočetnejšie, čo predstavuje asi 80% z celkového počtu buniek. Bunky (alfa), usporiadané na periférii, sú tajné glukagón, vylučované C bunky pankreatický polypeptid a nakoniec vylúčené D (delta) bunky somatostatín.
Chemicky je inzulín a polypeptid s molekulovou hmotnosťou približne 6 000 Da, ktorá sa skladá z dvoch reťazcov aminokyselín: reťazca A, ktorý pozostáva z 21 aminokyselín, a reťazca B, ktorý pozostáva z 30 aminokyselín, pričom tieto dva reťazce sú spojené dvoma disulfidovými mostíkmi . Syntéza inzulínu sa vyskytuje v ribozómoch beta buniek vo forme pre-proinzulínu; jedná sa o veľkú molekulu zloženú zo 108 aminokyselín, ktorá zdieľa 3 odlišné fragmenty. Prvým z nich je „signálny peptid“ pozostávajúci z 23 aminokyselín, ktorý sa rýchlo oddeľuje od molekuly, zvyšných 86 aminokyselín má celkovú odhadovanú hmotnosť 9000 Da, čo predstavuje fragment nazývaný „proinzulín“. Výsledná molekula proinzulínu bude transportovaná z ribozómov (počiatočné miesto) do endoplazmatického retikula, kde prejde „baliacim“ procesom, potom dosiahne Golgiho aparát, na ktorom úrovni sa tvoria sekrečné vezikuly. Počas procesu zrenia týchto vezikúl sa molekula proinzulínu štiepi konvertázami (špecifický typ enzýmu) na inzulín (zložený z 51 aminokyselín) a peptid C (pozostávajúci z 33 aminokyselín). [2. 3]
Najdôležitejším fyziologickým stimulom, ktorý spôsobuje sekréciu inzulínu, je glukóza. Vstupuje do beta bunky cez transportér glukózy nazývaný GLUT 2, čo povedie k aktivácii hexokinázy, ktorá sa považuje za skutočný senzor glukózy v krvi, a jej aktivácia stimuluje produkciu ATP (adenozíntrifosfát). Keď sa zvýši pomer ATP/ADP, dôjde k depolarizácii membrány beta buniek v dôsledku uzavretia draslíkových kanálov. Tento jav depolarizácie povedie k automatickému otvoreniu vápnikových kanálov, ktoré sú závislé od napätia; preto vápnik vstúpi do bunky a vo výsledku prebehne proces exocytózy granúl obsahujúcich inzulín. [2] exocytóza predstavuje uvoľnenie zložiek z vezikulárnych štruktúr do extracelulárneho prostredia.
Beta bunka je preto polarizovaná bunka, má vlastnosti excitabilnej bunky, ktorej stimul predstavuje zvýšenie hladiny glukózy v plazme, a cieľom je uvoľnenie inzulínu zo sekrečných vezikúl.
K sekrécii inzulínu dochádza na začiatku aj po stimulácii, pričom druhá nastáva, keď hladina glukózy v krvi (koncentrácia glukózy v krvi) presiahne 80 mg/dl a maximum dosiahne pri hladinách nad 300 mg/dl. . [2. 3]
Možno teda konštatovať, že sekrécia inzulínu má a diskontinuálny, pulzujúci, oscilačný charakter. U normálnych jedincov bez cukrovky sa inzulín vylučuje súbežne s hladinou glukózy v krvi.
S uvoľňovaním inzulínu v portálnej žile sa tiež uvoľňuje peptid C, pozostávajúci z 35 aminokyselín. Na rozdiel od peptidu C dosahuje inzulín asi 50% v pečeni, kde zostáva zachytený, takže iba polovica pôvodne vylúčeného množstva inzulínu sa dostane do celkového obehu. Peptid C však nie je „izolovaný“ v pečeni, takže sa dostane do všeobecného obehu. Pretože sa inzulín a C-peptid vylučujú v rovnakých, ekvimolekulárnych množstvách, stanovenie hladiny peptického C v periférnej krvi nepriamo, ale verne odráža endogénnu sekréciu inzulínu. [4]
Úloha a význam inzulínu
Vďaka svojim životne dôležitým, mnohonásobným a zložitým úlohám možno inzulín právom považovať za skutočný “hormón života„. Primárnym účelom inzulínu je regulácia hladiny cukru v krvi, V tomto zmysle je to jediný hypoglykemický hormón v celom tele. Inzulín pôsobí na väčšinu buniek v tele, s výnimkou určitých konkrétnych typov buniek, ako sú nervové bunky. [8]
Inzulín umožňuje vstrebávanie glukózy svalovými a tukovými bunkami, čím podporuje jeho využitie na periférnej úrovni. Ak je v krvi prebytok glukózy, podporuje inzulín jeho ukladanie vo forme pečeňového glykogénu, takže nedosahuje všeobecný obeh, čo by spôsobilo ešte väčšie zvýšenie hladiny cukru v krvi. Tento hormón detekuje tiež vysoké hladiny lipidov v krvi, situácia, v ktorej podporí prenos tukov na tukovú hladinu, čo povedie k výkrmu. [6], [7]
Okrem toho aj inzulín stimuluje tiež príjem aminokyselín z krvi, prispieva k rastu a vývoju buniek. [5]
Na úrovni srdca uprednostňuje prívod kyslíka, zlepšenie kontraktilnej funkcie myokardu. Elektrolyticky inzulín znižuje draslík v krvi, podporuje intracelulárny transport horčíka a fosfátov a tiež zvyšuje renálnu reabsorpciu sodíka.
Nerovnováha v sekrécii inzulínu
Hypersekrécia inzulínu
Hyposekrécia inzulínu
Hyposekrécia inzulínu je patologickým substrátom cukrovky. Cukrovka 1. aj 2. typu majú spoločné hyperglykémia, ktorý, či už spôsobený absolútnym alebo relatívnym nedostatkom inzulínu, je spojený s chronickým priebehom, ktorý spôsobuje narušenie nielen metabolizmu uhľohydrátov, ale aj iných metabolizmov: lipidov, bielkovín, kyselín, zásad, hydro-elektrolytov - všetko časom spôsobuje poškodenie krvných ciev, srdca, nervov, obličiek, očí.
Nedostatok inzulínu vytvára hyperglykemický kontext, situáciu, v ktorej sa vyskytuje prehnaná osmotická diuréza, ktorá sa klinicky prejaví polyúriou (vylučovanie moču v množstvách 3 000 - 5 000 ml/24 hodín, sfarbeným vzhľadom, hypochromickým, ale s vysokou hustotou, 1030 - 1040), ktoré môžu sprevádzať noktúria (časté močenie v noci), možná enuréza u detí a inkontinencia u starších ľudí. Glykozúria (vylučovanie glukózy močom) sa tiež vyskytuje pri veľmi vysokých hladinách glykémie.
Hyperglykémia naďalej vedie k nadmerným stratám vody, elektrolytom (draslík, sodík, vápnik, horčík), ďalším stratám, zvracaniu, nadmernému poteniu alebo horúčke - je známe, že horúčka stráca odhadom 350 ml vody na stupeň Dodatočný stupeň Celzia.
Ďalšími prejavmi, ktoré poznačujú hyperglykémiu spôsobenú hypoinzulinémiou, sú polydipsia (smäd), pocit zvýraznený predilekciou počas noci, pocit „sucha“ v ústach, ale tiež polyfágia (hlad), ktorú je často ťažké spozorovať, pretože sa javí v rozpore. s úbytkom hmotnosti spôsobeným dehydratáciou a podvýživou dusíka proteolýzou a lipolýzou - situácie nasledujúce po nemožnosti použitia glukózy ako energetického substrátu. [9]