Insulin

Insulin je hormon udružen sa viškom energije, što bi značilo, kada u ishrani postoji obilje hrane bogate energijom, insulin se sekretuje u velikoj količini i ima ulogu u deponovanju viška energetskih supstanci:

• Ugljene hidrate deponuje u obliku glikogena u jetri i mišićima. Kada se popune depoi glikogena, ostatak ugljenih hidrata se pretvara u mast i deponuje u masno tkivo.
• Aminokiseline pretvara u proteine i inhibira razgradnju već stvorenog proteina.

• Hemijske osobine insulina
• Delovanje insulina
• Regulacija lučenja insulina
• Uticaj insulina na metabolizam glukoze u mišićima
• Uticaj insulina na podsticanje preuzimanja, deponovanja i iskorišćavanja glukoze u jetri
• Insulin i mozak
• Dejstvo insulina na metabolizam masti
• Nedostatak insulina
• Uticaj insulina na metabolizam proteina i rast
• Uloga insulina u metabolizmu masti i sećera

Hemijske osobine insulina

Insulin je molekula male molekulske mase, sastoji se od dva lanca, a lanci su povezani sa dve disulfidne veze. Kao i većina drugih hormona, insulin se sintetiše prvo kao prekursor preproinsulin na nivou ribozoma, a zatim preproinsulin podleže modifikaciji na endoplazmatskom retikulumu do proinsulina. Uklanjanjem par aminokiselina, proinsulin prelazi u aktivan oblik – insulin koji biva deponovan u vezikulama Goldžijevom aparata. Povećanjem koncentracije glukoze u krvi dolazi do lučenja insulina. Insulin sekretovan u krv skoro u potpunosti cirkuliše u nevezanom obliku. Poluživot u plazmi je veoma kratak, svega 10 minuta. Nakon toga neiskorišćene molekule insulina podležu procesu degradacije pod uticajem enzima insulinaza u jetri, a u manjoj meri u bubrezima i mišićima.

Delovanje insulina

Insulisko delovanje se ostvaruje aktivacijom receptora ciljnih ćelija. Vezivanje insulina za receptor dovodi do niza enzimskih rekacija, a rezultat ove aktivnosti predstavlja ulazak glukoze u ćeliju i smanjenje koncentracije glukoze u krvi. Moramo napomenuti da ćelije jetre i ćelije centralnog nervnog sistema nemaju ovakve receptore za insulin, te glukoza u ove ćelije ulazi posredstvom odgovarajućih transportera, nezavisno od aktivnosti hormona.

Regulacija lučenja insulina

[opsirnije]Homeostaza glukoze – šećer u krvi[/opsirnije]

Pre obroka nivo glukoze u krvi se kreće od 3,3 do 5,5 mmol/L. Tada je lučenje insulina minimalna. Nakon obroka, kada smo uneli određenu količinu ugljenih hidrata u naš organizam, koncentracija glukoze u krvi raste, što stimuliše pankreas da pojača lučenje insulina. Nakon što koncetracija glukoze u krvi dostigne prvobitnu vrednost, lučenje insulina se obustavlja.

Sekrecija insulina nakon obroka se povećava u dve faze:

1. Koncetracija insulina u plazmi se povećava skoro 10 puta tokom 3-5 minuta posle akutnog povećanja nivoa glukoze u krvi. To je rezultat trenutnog oslobađanja prethodno stvorenog insulina iz beta-ćelija. Ovaj inicijalno visok nivo sekrecije se ne održava.
2. Oko 15 minuta kasnije, sekrecija raste po drugi put i dostiže plato za 2-3 sata. Ovaj nivo je viši od onog u inicijalnoj fazi.

Lekovi sa sulfonilureom stimulišu sekreciju insulina tako što se vezuju za ATP – senzitivne kalcijumove kanale i blokiraju njihovu aktivnost. Kao rezultat nastaje depolarizacija koja pokreće sekreciju insulina.

Uticaj insulina na metabolizam glukoze u mišićima

Tokom većeg dela dana za energetske potrebe nije potrebna glukoza, već su umesto nje potrebne masne kiseline.

Stanja u kojima mišići koriste velike količine glukoze su:

• Za vreme umerenog ili teškog fizičkog rada, iskorišćavanje glukoze u ovim uslovima ne zahteva velike količine insulina, jer mišićna vlakna pri naprezanju postaju propustljivija za glukozu.
• U periodu od nekoliko sati posle obroka, u to vreme koncentracija glukoze u krvi je visoka, istovremeno pankreas luči velike količine insulina, te dodatni insulin izaziva brz transport glukoze u mišićne ćelije.

Ako mišići nisu aktivni posle obroka, a glukoza se još u velikoj meri transportuje u mišićne ćelije, tada će se većim delom deponovati u mišiću u obliku glikogena, što mišići mogu kasnije iskoristiti za stvaranje energije (naročito anaerobne).

Uticaj insulina na podsticanje preuzimanja, deponovanja i iskorišćavanja glukoze u jetri

Insulin izaziva trenutno deponovanje većeg dela glukoze, apsorbovane posle obroka, u jetru u obliku glikogena, tako što:

• Inaktiviše fosforilazu, enzim koji izaziva razlaganje jetrenog glikogena u glukozu, u jetri. Ovo sprečava razlaganje glikogena koji se već nalazi u ćelijama jetre.
• Povećava preuzimanje glukoze iz krvi u jetrene ćelije. To čini povećanjem aktivnosti enzima glikokinaze, koji izaziva inicijalnu fosforilaciju glukoze posle njene difuzije u ćelije jetre. Ta fosforilisana glukoza privremeno je zarobljena u ćelijama jetre, jer ne može difundovati natrag kroz ćelijsku membranu.
• Povećana aktivnost enzima koji podstiču sintezu glikogena, uključujući i enzim glikogensintetazu, koja je odgovorna za polimerizaciju jedinica monosaharida u molekul glikogena.

Između obroka, kada hrana nije na raspolaganju, koncentracija glukoze u krvi počinje da opada. Tada se glikogen iz jetre razlaže nazad u glukozu, koja se oslobađa ponovo u krv i tako sprečava da se koncetracija glukoze u krvi suviše snizi. Ovo insulin obavlja na sledeći način:

• Smanjenje koncektracije u krvi utiče na pankreas da smanji sekreciju insulina.
• Nedostatak insulina zaustavlja dalju sintezu glikogena u jetri i sprečava jetru da dalje preuzima glukozu iz krvi, čuvajući tako njen nivo.
• Usled nedostatka insulina dolazi do aktivacije enzima fosforilaze, koja izaziva razlaganje glikogena u glukozofosfat.
• Enzim glukozofosfataza, koju je ingibisao insulin, sada aktivira nedostatak insulina, što za posledicu ima odvajanje fosfatnog radikala od glukoze, to omogućuje da slobodna glukoza difunduje nazad u krv.

Insulin podstiče pretvaranje viška glukoze u masne kiseline i inhibiše glikoneogenezu u jetri:

• Kada je količina glukoze koja uzlazi u jetrene ćelije veća nego što se može deponovati kao glikogen ili koristiti u lokalnom metabolizmu u jetri, insulin podstiče pretvaranje svog viška glukoze u masne kiseline, koje se posle deponuju kao mast.
• Insulin ihibiše glukoneogenezu smanjenjem u jetri količine i aktivnosti enzima koji su neophodni za glukoneogenezu.

Insulin i mozak

Ćelije mozga su propustljive za glukozu bez posredovanja insulina. Zato je od esencijalnog značaja da se nivo glukoze u krvi održava uvek iznad kritičnog nivoa. Kada glukoza u krvi padne suviše nisko u opsegu 1,1 do 2,7 mmol/L, razvijaju se simptomi hipoglikemijskog šoka, što vodi krizu svesti, konvulzije i čak u komu.

Dejstvo insulina na metabolizam masti

Insulin podstiče sintezu i deponovanje masti. Faktori koji dovode do povećane sinteze masnih kiselina u jetri su sledeći:

Insulin povećava transport glukoze u ćelije jetre:

• Kada se koncetracija glikogena u jetri poveća dolazi do inhibicije dalje sinteze glikogena, tada sva dodatna glukoza koja ulazi u ćelije jetre postaje raspoloživa za stvaranje masti
• Glukoza se razlaže do piruvata, a piruvat se pretvara u Acetil CoA iz koga se sintetišu masne kiseline.
• Kada se veća količina glukoze koristi za stvaranje energije, stvara se višak citratnih i izocitratnih jona u ciklusu limunske kiseline. Ovi joni imaju direktan efekat u aktivaciji Acetil CoA-karboksilaze, koja je potrebna za karboksilaciju Acetil CoA i stvaranje malonil-CoA (prvi stepen sinteze masnih kiselina).
• Veći deo masnih kiselina se sintetiše u samoj jetri i koristi za stvaranje triglicerida, uobičajene forme deponovane masti.

Insulin ima još dva bitna dejstva koja su neophodna za deponovanje masti u masne ćelije:

• Insulin inhibira dejstvo hormon-senzitivne lipaze (enzim za hidrolizu triglicerida u mansim ćelijama) – inhibicija oslobađanja masnih kiselina u krv.
• Insulin podstiče transport glukoze kroz ćelijsku membranu masne ćelije, od glukoze se stvaraju velike količine alfa-glicerofosfata koji daje glicerol, dalje se glicerol kombinuje sa masnim kiselinama i daje trigliceride.

Nedostatak insulina

Kako nedostatak insulina podstiče razgradnju masnog tkiva? Kada nema insulina, dolazi do snažne aktivacije hormon-senzitivne lipaze. Lipaza zatim hidrolizuje deponovane trigliceride, dolazi do oslobađanja velike količine masnih kiselina i glicerola u krv, ove masne kiseline postaju glavni supstrat koji koriste tkiva za dobijanje energije, izuzev mozga.

Kako nedostatak insulina utiče na koncetraciju holesterola i fosfolipida u plazmi? Pri nedostatku insulina, lipoproteini (pogotovo holesterol) plazme se povaćavaju do 3 puta, dolazi do njihovog nagomilavanja na zidovima arterija i nastaje ateroskleroza.

Prekomerena upotreba masti u uslovima nedostatka insulina uzrokuje ketozu i acidozu. Nedostatak insulina uzrokuje stvaranje ogromnih količina acetosirćetne kiseline u ćelijama jetre. Takođe se smanjuje iskorišćavanje acetosirćetne kiseline u perifernim tkivima. Acetosirćetna kiselina se pretvara u ketonska tela i nastaje ketoza. Acetosirćetna kiselina i beta-hidroksibuterna kiselina mogu izazvati tešku acidozu i komu.

Uticaj insulina na metabolizam proteina i rast

Insulin podstiče sintezu i deponovanje proteina tako što:

• Stimuliše transport aminokiselina iz krvi unutar ćelija, ovo povećava translaciju iRNK i tako utiče na stvaranje novih proteina.
• Povećava i brzinu transkripcije DNK, tako što stvara povećane količine RNK i još više sintetisanih proteina.
• Inhibira katabolizam proteina, smanjujući na taj način oslobađanje aminokiselina iz ćelija.
• U jetri smanjuje brzinu glikoneogeneze.

Nedostatak insulina izaziva smanjenje proteina u plazmi, a povećanje aminokiselina

• Kada nema insulina, dolazi do prestanka deponovanja proteina.
• Povećava se katabolizam proteina, a prestaje njegova sinteza. Ovim procesom se velike količine aminokiselina oslobađaju u plazmu, što dalje uzrokuje povećanje ekskrecije uree u urinu. Javlja se ekstremna slabost i poremećaji funkcije organa.

Uloga insulina u metabolizmu masti i sećera

Hormon rasta i kortozol se sekretuju kao odgovor na hipoglikemiju i oba inhibišu ćelijsko iskorišćavanje glukoze, dok stimulišu iskorišćavanje masti. Adrenalin povećava koncetraciju glukoze u plazmi za vreme perioda stresa, kada je nadražen sipatikus. On deluje različito od drugih hormona jer povećava i koncetraciju masnih kiselina u plazmi, razlozi za ovo su:

• Adrenalin ima veoma snažan efekat u izazivanju glukogenolize u jetri, na koji način se u roku od nekoliko minuta oslobađa velike količine glukoze u krv.
• On takođe ima direktan lipolitički efekat na adipozne ćelije, jer aktiviše hormon-zavisnu lipazu, povećavajući na taj način i koncetraciju masnih kiselina u krvi.