โครงสร้างทางเคมีของอินซูลิน อินซูลินคืออะไร ผลกระทบต่อร่างกายและการพัฒนาล่าสุด

สังเกตได้ง่ายมากว่าอินซูลินช่วยลดระดับน้ำตาลในเลือดได้อย่างไร ระดับนี้เกิดขึ้นได้อันเป็นผลมาจากการผสมผสานที่ซับซ้อนของปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายอย่าง อินซูลินส่งผลต่อปฏิกิริยาเหล่านี้อย่างไรเพื่อให้ระดับน้ำตาลในเลือดลดลง? มันส่งผลกระทบเพียงปฏิกิริยาเดียว หลายปฏิกิริยาหรือทั้งหมดในคราวเดียวหรือไม่?

ในการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ นักชีวเคมีสงสัยในปฏิกิริยาหนึ่งที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่เรียกว่าเฮกโซไคเนส ความสงสัยนี้เป็นผลมาจากการทำงานโดยคู่รักชาวเช็ก - อเมริกัน Carl Ferdinand Corey และ Gertie Theresa Corey ซึ่งสามารถอธิบายรายละเอียดบางส่วนของปฏิกิริยาต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการสลายกลูโคสได้ สำหรับงานเหล่านี้ ครอบครัว Coreys ได้รับรางวัลโนเบลสาขาการแพทย์หรือสรีรวิทยาในปี 1947 Coreys พบว่าภายใต้สภาวะปกติปฏิกิริยาของเฮกโซไคเนสจะถูกระงับ และการปราบปรามนี้จะถูกบรรเทาลงโดยการออกฤทธิ์ของอินซูลิน พวกเขาสามารถแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยานี้มีหน้าที่ในการลดความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดอย่างไร

อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่าคำอธิบายนี้จะง่ายเกินไป ความผิดปกติของระบบเมตาบอลิซึมในโรคเบาหวานมีความหลากหลายมาก แม้ว่าแน่นอนว่าเป็นไปได้ที่จะอธิบายความหลากหลายทั้งหมดนี้โดยการละเมิดปฏิกิริยาเดียว (รวมอยู่ในเครือข่ายของการเปลี่ยนแปลงทางเมตาบอลิซึมด้วย) โดยอนุมานความผิดปกติด้านสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับโรคเบาหวานทั้งหมดจากปฏิกิริยาเฮกโซไคเนสเพียงครั้งเดียว แต่สิ่งนี้ต้องการเช่นนั้น การใช้เหตุผลที่ซับซ้อน เป็นที่ชัดเจนว่าความมั่นใจในตัวพวกเขาลดลงเมื่อความซับซ้อนเพิ่มขึ้น การวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่าอินซูลินออกฤทธิ์โดยตรงต่อเยื่อหุ้มเซลล์ อัตราที่เซลล์ดูดซับกลูโคสส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความเข้มข้นของกลูโคสภายในและภายนอกเซลล์ เช่นเดียวกับธรรมชาติของเยื่อหุ้มเซลล์ที่กลูโคสจะต้องผ่าน

ลองใช้การเปรียบเทียบเพื่อความชัดเจน ลองนึกภาพบ้าน ผู้คนเข้ามาจากถนน จำนวนคนที่เข้าบ้านส่วนหนึ่งจะขึ้นอยู่กับจำนวนคนที่พยายามจะเข้าบ้าน นอกจากนี้การไหลนี้ขึ้นอยู่กับความกว้างของประตูทางเข้าหรือจำนวนประตูที่เปิดอยู่ เมื่อฝูงชนที่กระตือรือร้นที่จะเข้าไปข้างในถึงระดับวิกฤติ จำนวนผู้ที่เข้าไปในบ้านในหนึ่งวินาทีจะคงที่ ไม่ว่าฝูงชนจะมีขนาดเท่าใดก็ตาม อย่างไรก็ตาม หากคนเฝ้าประตูเปิดประตูอีกสองบานอย่างรวดเร็ว การไหลจะเพิ่มขึ้นสามเท่า

ในส่วนสัมพันธ์กับเยื่อหุ้มเซลล์กล้ามเนื้อ อินซูลินจะทำหน้าที่เป็นตัวเฝ้าประตู ซึ่งจะเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ไปสู่กลูโคส (นั่นคือเป็นการเปิดประตูเพิ่มเติมให้เธอ) เราตัดสินว่าในระหว่างอาหารกลูโคสจำนวนมากจะเข้าสู่กระแสเลือดซึ่งนำไปสู่การหลั่งอินซูลินในตับอ่อนเพิ่มขึ้น ผลก็คือ "ประตูเมมเบรน" เปิดออก และความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดลดลงอย่างรวดเร็ว เมื่อเข้าสู่เซลล์อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นที่ที่นำไปใช้หรือเก็บรักษาไว้ ในผู้ป่วยโรคเบาหวาน กลูโคสจะกระแทกประตูเมมเบรนอย่างแรง แต่ส่วนใหญ่จะล็อคอยู่ กลูโคสไม่สามารถเข้าสู่เซลล์จึงสะสมอยู่ในเลือด แน่นอนว่าปัจจัยใดก็ตามที่ทำให้กลูโคสเข้าสู่เซลล์สามารถทดแทนอินซูลินที่หายไปได้บางส่วน หนึ่งในปัจจัยเหล่านี้คือการออกกำลังกาย ซึ่งเป็นสาเหตุที่แพทย์มักแนะนำให้ผู้ป่วยโรคเบาหวานออกกำลังกายเป็นประจำ

แต่ในกรณีนี้ คำถามก็เกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้: อินซูลินทำหน้าที่พิเศษอะไรในเซลล์ที่ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ซึมผ่านได้เพื่อเพิ่มกลูโคส นักชีวเคมีได้ใช้ความพยายามอย่างมากในการถอดรหัสโครงสร้างของโมเลกุลอินซูลินอย่างแม่นยำด้วยความหวัง (บางส่วนจากความอยากรู้อยากเห็นเบื้องต้น) เพื่อทำความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ของมัน

โมเลกุลอินซูลินเป็นโพลีเปปไทด์คล้ายกับโมเลกุลฮอร์โมนในทางเดินอาหาร แต่ซับซ้อนกว่า ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของซีเครตินประกอบด้วยกรดอะมิโน 36 ตัวที่ตกค้าง และโมเลกุลของอินซูลินจำนวน 50 ตัว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโครงสร้างของสารคัดหลั่งยังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างแม่นยำ จึงสมเหตุสมผลที่จะสรุปได้ว่าโครงสร้างที่แน่นอนของโมเลกุลของอินซูลินคือ ยังไม่ทราบเช่นกัน แต่เราต้องคำนึงว่าความปรารถนาที่จะแก้ไขปัญหาในกรณีของอินซูลินซึ่งการขาดซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเมตาบอลิซึมที่ร้ายแรงที่สุดนั้นเกินกว่าความปรารถนาที่จะสร้างโครงสร้างของฮอร์โมนในทางเดินอาหารซึ่งไม่มีนัยสำคัญทางคลินิกดังกล่าว นอกจากนี้ยังมีอินซูลินสำหรับการศึกษาทางชีวเคมีในปริมาณที่มากขึ้น

ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1940 พบว่าน้ำหนักโมเลกุลของอินซูลินน้อยกว่า 6,000 เล็กน้อย (โมเลกุลของอินซูลินมีแนวโน้มที่จะรวมกลุ่มกัน ดังนั้น รายงานในช่วงแรกๆ บางฉบับแนะนำว่าน้ำหนักโมเลกุลอยู่ที่ 12,000 หรือ 36,000 ดาลตันด้วยซ้ำ) นอกจากนี้ ยังพิจารณาด้วยว่าอินซูลิน โมเลกุลประกอบด้วยสายกรดอะมิโน 2 สายเชื่อมต่อกันด้วยสะพานซีสต์ เมื่อแยกโซ่ออกปรากฎว่าหนึ่งในนั้น (สาย A) ประกอบด้วย 21 เส้นและอีกสายหนึ่ง (สาย B) มีกรดอะมิโนตกค้าง 30 ตัว

สายโพลีเปปไทด์สามารถแตกตัวออกเป็นกรดอะมิโนแต่ละตัวได้อย่างง่ายดาย และนักชีวเคมีได้พิจารณาว่าแต่ละสายประกอบด้วยกรดอะมิโนชนิดใด (การกำหนดองค์ประกอบของกรดอะมิโนดำเนินการโดยวิธีที่เรียกว่าโครมาโตกราฟีแบบกระดาษ วิธีนี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2487 และได้ปฏิวัติชีวเคมี หากคุณสนใจรายละเอียดของวิธีนี้สามารถพบได้ในบท “การชนะบนกระดาษ” ” ในหนังสือของฉัน “Total a Trillion” ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1957) แต่อย่างที่ฉันกล่าวไว้ในบทที่แล้ว การรู้องค์ประกอบของกรดอะมิโนเป็นเพียงก้าวแรกเท่านั้น คุณต้องรู้ลำดับที่กรดอะมิโนตกค้างอยู่ในสายโซ่โปรตีนด้วย กรดอะมิโน 21 ชนิดในสายโซ่อินซูลิน A สามารถจัดเรียงได้ 2,800,000,000,000,000 วิธี สำหรับกรดอะมิโน 30 ตัวที่ตกค้างในสายโซ่ จำนวนนี้มากยิ่งขึ้นไปอีกและอยู่ที่ประมาณ 510,000,000,000,000,000,000,000,000

ปัญหาในการกำหนดลำดับที่แน่นอนของกรดอะมิโนในอินซูลินของวัวดำเนินการโดยกลุ่มนักชีวเคมีที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ Frederick Sanger ในการทำเช่นนี้ พวกเขาใช้วิธีการแยกโซ่ออกเป็นชิ้นเล็กๆ ภายใต้การกระทำของกรดหรือเอนไซม์เฉพาะ แต่เป็นสายสั้นของกรดอะมิโนที่ตกค้าง 2, 3 หรือ 4 ตัว ชิ้นส่วนเหล่านี้ถูกแยกออกและนักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดลำดับที่แน่นอนของกรดอะมิโนในนั้น

(กรดอะมิโนสองตัวสามารถจัดเรียงได้สองวิธี - A-B หรือ B-A กรดอะมิโนสามตัวสามารถจัดเรียงได้หกวิธี - A-B-C, A-C-B, B-C-A, B-A-C, C -A-B และ C-B-A แม้แต่กรดอะมิโนสี่ตัวก็สามารถจัดเรียงได้เพียงยี่สิบ- สี่วิธี คุณสามารถวิเคราะห์ลำดับที่เป็นไปได้ทั้งหมดเป็นชิ้นเล็ก ๆ และเลือกลำดับที่ถูกต้องโดยไม่ต้องเผชิญกับความยากลำบากที่ผ่านไม่ได้ อย่างน้อย มันก็ง่ายกว่ามากในการจัดการกับความเป็นไปได้สองรายการจากสองสามโหลมากกว่าการจัดการกับสองในสองสามล้านล้าน ตัวเลือกที่เป็นไปได้)

เมื่อชิ้นส่วนเล็กๆ ทั้งหมดได้รับการประมวลผลด้วยวิธีนี้ ก็ถึงเวลาที่จะประกอบเข้าด้วยกัน สมมติว่าสาย A มีกรดอะมิโนอยู่ตัวหนึ่ง ซึ่งเราจะเขียนแทนด้วย q ในรูปเอกพจน์ ให้เราสมมติต่อไปว่าเราสามารถแยกสายโซ่สั้นสองสายจากกรดอะมิโนสามสายต่อสายโซ่ - r-s-q และ q-p-o เนื่องจากกรดอะมิโน q มีอยู่ในสำเนาเดียวเท่านั้นในสายโซ่ โมเลกุลดั้งเดิมจึงต้องประกอบด้วยลำดับของกรดอะมิโนห้าตัวที่ตกค้าง r-s-q-p-o จากนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของความแตกแยกของห่วงโซ่ดั้งเดิมจริง ๆ แล้วจะมีชิ้นส่วนที่เป็นไปได้สองส่วน - r-s-q และ q-p-o

แซงเจอร์และเพื่อนร่วมงานใช้เวลาแปดปีในการไขปริศนานี้ ภายในปีพ. ศ. 2498 พวกมันสามารถจัดวางชิ้นส่วนผลลัพธ์ให้พอดีกันและได้รับโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนดั้งเดิม นี่เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบโครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนตามธรรมชาติได้อย่างสมบูรณ์ ในปี 1958 แซงเจอร์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี

สูตรโมเลกุลอินซูลินที่เขียนด้วยสัญลักษณ์ตราสินค้ามีดังนี้

อินซูลินวัว

น่าเสียดายที่ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุลไม่ได้ทำให้นักชีวเคมีเข้าใกล้ความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลินบนเยื่อหุ้มเซลล์มากขึ้น

ดูเหมือนว่าเป็นไปได้ที่จะแก้ไขปัญหาจากอีกด้านหนึ่งและพยายามเปรียบเทียบโครงสร้างของอินซูลินของสัตว์ชนิดต่างๆ อินซูลินจากสุกรมีประสิทธิภาพในผู้ป่วยโรคเบาหวานพอๆ กับอินซูลินจากวัว หากอินซูลินสองตัวมีโครงสร้างที่แตกต่างกัน เห็นได้ชัดว่าเราควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับส่วนของโมเลกุลที่มีคุณสมบัติร่วมกันเท่านั้น ซึ่งจะเป็นการจำกัดช่องค้นหาให้แคบลง เมื่อวิเคราะห์อินซูลินของหมู ปรากฎว่ากรดอะมิโน 3 ชนิดตกค้างแตกต่างจากอินซูลินของวัว โดยเน้นเป็นตัวเอียงในสูตรข้างต้น กล่าวคือ กรดอะมิโนทั้งสามชนิดนี้ถูกประกบอยู่ที่มุมระหว่างสะพานซีสตีนสองแห่ง

ในอินซูลินของวัวพบ ala-nine-serine-valine ในสถานที่นี้และในอินซูลินของสุกร - threonine-serine-iso-leucine องค์ประกอบของสิ่งนี้และเฉพาะภูมิภาคนี้เท่านั้นที่จะแตกต่างกันไปในสัตว์ชนิดอื่น ในแกะ ภูมิภาคนี้มีอะลานีน-ไกลซีน-วาลีน ในม้า - ธรีโอนีน-ไกลซีน-ไอโซลิวซีน และในปลาวาฬ - ธรีโอนีน-ซีรีน-ไอโซลิวซีน ในทั้งสามสายพันธุ์นี้ กรดอะมิโนทางด้านซ้ายอาจเป็นอะลานีนหรือทรีโอนีน อยู่ในซีรีนระดับกลางหรือไกลซีน และทางด้านขวาคือวาลีนหรือไอโซลิวซีน

แม้ว่ายังไม่ได้ระบุองค์ประกอบของกรดอะมิโนของอินซูลินในสัตว์หลายชนิด แต่ดูเหมือนว่าไม่น่าจะมีความแตกต่างที่ชัดเจน ยิ่งไปกว่านั้นการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีใด ๆ ยกเว้นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยที่สุดจะนำไปสู่การสูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพของโมเลกุลอินซูลิน ไม่ว่าผลกระทบของอินซูลินต่อเยื่อหุ้มเซลล์จะเป็นอย่างไร การนำไปใช้ต้องอาศัยการมีส่วนร่วมของโมเลกุลที่สมบูรณ์ทั้งหมด นี่คือเกือบทั้งหมดที่สามารถพูดได้ในวันนี้ อย่างน้อยก็ในตอนนี้

การสังเคราะห์อินซูลินตามธรรมชาติและชีวเคมีของการผลิตอินซูลินในร่างกายเกิดขึ้นในทุกมื้ออาหาร อินซูลินฮอร์โมนโพลีเปปไทด์ผลิตในตับอ่อนและมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการดูดซึมสารอาหารและการสังเคราะห์โปรตีนและกรดไขมัน คาร์โบไฮเดรตที่มีอยู่ในอาหารจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูโคสซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลัก

อินซูลินส่งเสริมการดูดซึมกลูโคสและน้ำตาลอื่นๆ จากพลาสมาในเลือดไปยังเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อส่วนเกินจะถูกเปลี่ยนเป็นเนื้อเยื่อไขมัน อินซูลินในตับช่วยเปลี่ยนกรดไขมันจากเลือดไปเป็นไขมันสะสมและบำรุงเนื้อเยื่อไขมันที่มีอยู่อย่างแข็งขัน

มีการศึกษาชีวเคมีของอินซูลินอย่างดีแทบไม่มีจุดขาวเหลืออยู่เลย ได้รับรางวัลโนเบลหลายรางวัลจากการวิจัยในสาขาโครงสร้างและโครงสร้างของอินซูลินและชีวเคมี นี่เป็นฮอร์โมนตัวแรกที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นโดยเทียมและได้รับมาในรูปแบบผลึก

มีการผลิตอินซูลินเทียมในระดับอุตสาหกรรม มีการพัฒนาระบบควบคุมน้ำตาลในเลือดที่สะดวก และอุปกรณ์ต่างๆ เพื่อให้แน่ใจว่าการนำฮอร์โมนเข้าสู่ร่างกายเป็นไปอย่างไม่เจ็บปวดที่สุด

ชีวเคมีของอินซูลินคือการเพิ่มและเร่งการซึมผ่านของกลูโคสผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ การกระตุ้นอินซูลินเพิ่มเติมจะช่วยเร่งการขนส่งกลูโคสหลายสิบครั้ง

กลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลินและชีวเคมีของกระบวนการมีดังนี้

1. หลังจากการบริหารอินซูลิน ปริมาณโปรตีนขนส่งพิเศษในเยื่อหุ้มเซลล์จะเพิ่มขึ้น วิธีนี้ช่วยให้คุณกำจัดกลูโคสออกจากเลือดได้โดยเร็วที่สุดและมีการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุด และประมวลผลส่วนที่เกินเข้าไปในเซลล์ไขมัน หากมีการขาดอินซูลินในร่างกาย จำเป็นต้องมีการกระตุ้นอินซูลินเพิ่มเติมเพื่อรักษาปริมาณโปรตีนในการขนส่งที่ต้องการ
2. อินซูลินเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ไกลโคเจนผ่านสายโซ่อันซับซ้อนของการโต้ตอบและยับยั้งกระบวนการสลายของมัน

ชีวเคมีของอินซูลินไม่เพียงแต่มีส่วนร่วมในการเผาผลาญกลูโคสเท่านั้น อินซูลินมีส่วนร่วมอย่างมากในการเผาผลาญไขมัน กรดอะมิโน และการสังเคราะห์โปรตีน อินซูลินยังมีผลเชิงบวกต่อกระบวนการถอดรหัสและการจำลองแบบของยีน ในหัวใจของมนุษย์และกล้ามเนื้อโครงร่าง อินซูลินทำหน้าที่ถ่ายทอดยีนมากกว่า 100 ยีน

ในตับและในเนื้อเยื่อไขมันโดยตรง อินซูลินจะชะลอกลไกการสลายไขมัน ส่งผลให้ความเข้มข้นของกรดไขมันในเลือดโดยตรงลดลง ดังนั้นความเสี่ยงของการสะสมของคอเลสเตอรอลในหลอดเลือดจึงลดลงและความสามารถของผนังหลอดเลือดกลับคืนมา

การสังเคราะห์ไขมันในตับภายใต้อิทธิพลของอินซูลินถูกกระตุ้นโดยเอนไซม์ acetylCoA carboxylase และ lipoprotein lipase วิธีนี้ช่วยให้เลือดสะอาดและขจัดไขมันออกจากการไหลเวียนของเลือดโดยทั่วไป

การมีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญไขมันประกอบด้วยประเด็นสำคัญดังต่อไปนี้:

• การสังเคราะห์กรดไขมันจะเพิ่มขึ้นโดยการกระตุ้นการทำงานของอะซิติล-โคเอ คาร์บอกซิเลส
• กิจกรรมของเนื้อเยื่อไลเปสลดลงกระบวนการสลายไขมันจะถูกยับยั้ง
• การก่อตัวของคีโตนร่างกายถูกยับยั้ง เนื่องจากพลังงานทั้งหมดถูกเปลี่ยนเส้นทางไปสู่การสังเคราะห์ไขมัน

ฮอร์โมนในรูปแบบของพรีโปรอินซูลินถูกสังเคราะห์ในเซลล์เบต้าพิเศษของเกาะเล็กเกาะ Langerhanz ซึ่งอยู่ในตับอ่อน ปริมาตรรวมของเกาะเล็กเกาะน้อยคือประมาณ 2% ของมวลรวมของต่อม เมื่อกิจกรรมของเกาะเล็กเกาะน้อยลดลงจะเกิดการขาดฮอร์โมนสังเคราะห์ น้ำตาลในเลือดสูง และการพัฒนาของโรคต่อมไร้ท่อ

หลังจากการแยกโซ่สัญญาณพิเศษจากพรีโปรอินซูลินจะเกิดโปรอินซูลินซึ่งประกอบด้วยโซ่ A และ B ที่มี C-peptide ที่เชื่อมต่อกัน เมื่อฮอร์โมนเจริญเติบโต โปรตีเอสจะจับสายโซ่เปปไทด์ ซึ่งถูกแทนที่ด้วยสะพานไดซัลไฟด์สองแห่ง การสุกแก่จะเกิดขึ้นในอุปกรณ์ Golgi และในเม็ดหลั่งของเซลล์เบตา

ฮอร์โมนวัยเจริญพันธุ์ประกอบด้วยกรดอะมิโน 21 ตัวในสายโซ่ A และกรดอะมิโน 30 ตัวในสายโซ่ที่สอง การสังเคราะห์ใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงโดยเฉลี่ย สำหรับฮอร์โมนที่ออกฤทธิ์ทันทีส่วนใหญ่ โมเลกุลมีความเสถียร โดยพบกรดอะมิโนทดแทนในส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญของสายโซ่โพลีเปปไทด์

ตัวรับที่รับผิดชอบในการเผาผลาญอินซูลินคือไกลโคโปรตีนที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์โดยตรง หลังจากกระบวนการจับและเมแทบอลิซึม โครงสร้างอินซูลินจะถูกทำลายและตัวรับจะกลับคืนสู่ผิวเซลล์

สิ่งเร้าที่กระตุ้นให้เกิดการปล่อยอินซูลินคือการเพิ่มขึ้นของระดับกลูโคส ในกรณีที่ไม่มีโปรตีนขนส่งพิเศษในพลาสมาเลือดครึ่งชีวิตจะนานถึง 5 นาที ไม่จำเป็นต้องมีโปรตีนเพิ่มเติมในการขนส่ง เนื่องจากฮอร์โมนจะเข้าสู่หลอดเลือดดำของตับอ่อนโดยตรงและจากนั้นเข้าสู่หลอดเลือดดำพอร์ทัล ตับเป็นเป้าหมายหลักของฮอร์โมน เมื่อเข้าสู่ตับจะผลิตฮอร์โมนได้มากถึง 50%

แม้ว่าจะมีการนำเสนอหลักการดำเนินการพร้อมฐานหลักฐาน - สุนัขที่เป็นโรคเบาหวานที่เกิดจากการผ่าตัดตับอ่อนออก - ได้ถูกนำเสนอเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 แต่ในระดับโมเลกุลกลไกของการโต้ตอบยังคงทำให้เกิดการถกเถียงกันอย่างดุเดือดและ ไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ สิ่งนี้ใช้ได้กับปฏิกิริยาทั้งหมดกับยีนและการเผาผลาญของฮอร์โมน อินซูลินหมูและเนื้อลูกวัวเริ่มใช้ในการรักษาโรคเบาหวานในช่วงทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 20

การขาดอินซูลินในร่างกายเป็นอันตรายอย่างไร?

เนื่องจากขาดการผลิตอินซูลินตามธรรมชาติหรือมีคาร์โบไฮเดรตมากเกินไปจากอาหาร จึงเกิดข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการพัฒนาโรคเบาหวาน ซึ่งเป็นโรคทางเมตาบอลิซึมที่เป็นระบบ

อาการต่อไปนี้กลายเป็นสัญญาณลักษณะของระยะเริ่มแรกของความผิดปกติของการเผาผลาญ:

การทำความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลินและชีวเคมีทั่วไปของกระบวนการต่างๆ ในร่างกายช่วยสร้างรูปแบบโภชนาการที่ถูกต้องและไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายโดยการบริโภคกลูโคสในรูปแบบบริสุทธิ์ในปริมาณที่เพิ่มขึ้น เช่น เป็นยากระตุ้นเล็กน้อย หรือเพิ่มปริมาณของ คาร์โบไฮเดรตอย่างรวดเร็ว

เหตุใดความเข้มข้นของอินซูลินที่เพิ่มขึ้นจึงเป็นอันตราย

ด้วยโภชนาการที่เพิ่มขึ้น ปริมาณคาร์โบไฮเดรตในอาหารที่เพิ่มขึ้น การออกกำลังกายที่รุนแรง การผลิตอินซูลินตามธรรมชาติเพิ่มขึ้น ยาอินซูลินใช้ในการเล่นกีฬาเพื่อเพิ่มการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ เพิ่มความอดทน และเพิ่มความทนทานต่อการออกกำลังกาย

เมื่อคุณหยุดออกกำลังกายหรือทำให้แผนการฝึกของคุณอ่อนแอลง กล้ามเนื้อจะหย่อนยานอย่างรวดเร็วและเกิดการสะสมของไขมัน ความสมดุลของฮอร์โมนหยุดชะงัก ส่งผลให้เกิดโรคเบาหวานด้วย

ในโรคเบาหวานประเภท 2 การผลิตอินซูลินในร่างกายยังคงอยู่ที่ระดับปกติ แต่เซลล์จะต้านทานต่อผลกระทบของมัน เพื่อให้ได้ผลตามปกติจำเป็นต้องเพิ่มปริมาณฮอร์โมนอย่างมีนัยสำคัญ อันเป็นผลมาจากความต้านทานของเนื้อเยื่อภาพทางคลินิกโดยทั่วไปจะคล้ายกับการขาดฮอร์โมน แต่มีการผลิตมากเกินไป

เหตุใดจากมุมมองของกระบวนการทางชีวเคมีจึงจำเป็นต้องรักษาระดับน้ำตาลในเลือดให้อยู่ในระดับปกติ?

ดูเหมือนว่าอินซูลินที่สังเคราะห์ขึ้นจะสามารถแก้ปัญหาภาวะแทรกซ้อนของโรคเบาหวานได้อย่างสมบูรณ์ กำจัดกลูโคสอย่างรวดเร็ว และทำให้การเผาผลาญเป็นปกติ จึงไม่มีประโยชน์ในการควบคุมระดับน้ำตาล แต่นั่นไม่เป็นความจริง

ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงส่งผลต่อเนื้อเยื่อที่กลูโคสแทรกซึมได้อย่างอิสระโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของอินซูลิน ระบบประสาท ระบบไหลเวียนโลหิต ไต และอวัยวะในการมองเห็นต้องทนทุกข์ทรมาน การเพิ่มขึ้นของระดับกลูโคสส่งผลต่อการทำงานพื้นฐานของโปรตีนในเนื้อเยื่อ และปริมาณออกซิเจนที่ส่งไปยังเซลล์จะลดลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของฮีโมโกลบิน

Glycosylation ขัดขวางการทำงานของคอลลาเจน - ความเปราะบางและความเปราะบางของหลอดเลือดเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของหลอดเลือด ภาวะแทรกซ้อนโดยทั่วไปของภาวะน้ำตาลในเลือดสูง ได้แก่ การบวมของผลึกดวงตา ความเสียหายต่อเรตินา และการเกิดต้อกระจก เนื้อเยื่อและเส้นเลือดฝอยของไตก็ได้รับผลกระทบเช่นกัน เนื่องจากอันตรายจากภาวะแทรกซ้อนในการรักษาโรคเบาหวานจึงแนะนำให้รักษาระดับน้ำตาลให้อยู่ในระดับปกติ

ความผิดปกติของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต"

พยาธิวิทยาของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตสามารถแสดงได้ด้วยการรวมกันของ ความผิดปกติของ catabolic และ การเปลี่ยนแปลงแบบอะนาโบลิก คาร์โบไฮเดรต

ความผิดปกติของแคแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต:

1. การย่อยและการดูดซึมคาร์โบไฮเดรตในลำไส้บกพร่อง
2. การทำงานของตับบกพร่อง ซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของไกลโคโนเจเนซิสและไกลโคจีโนไลซิส และการเปลี่ยนกลูโคสเป็นกรดไพรูวิก เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ไกลโคไลติก
3. แคแทบอลิซึมของกลูโคสบกพร่องในเซลล์ส่วนปลาย

ความผิดปกติของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตเกิดจากการรบกวนในการสังเคราะห์และการสะสมของไกลโคเจนในตับ (glycogenesis) การรบกวนในกระบวนการนี้สังเกตได้ในระหว่างภาวะขาดออกซิเจน

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความผิดปกติของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตคือ การรบกวนการควบคุมฮอร์โมนประสาท

มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าระบบประสาทมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด

ดังนั้น Claude Bernard จึงเป็นคนแรกที่แสดงให้เห็นว่าการฉีดยาเข้าที่ด้านล่างของช่องที่สี่ทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดสูง ("การฉีดน้ำตาล") ความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดที่เพิ่มขึ้นสามารถนำไปสู่การระคายเคืองของ tuberosity สีเทาของมลรัฐ, นิวเคลียสแม่และเด็กและ striatum ของปมประสาทฐานของสมอง แคนนอนตั้งข้อสังเกตว่าความเครียดและอารมณ์ทางจิตสามารถเพิ่มระดับน้ำตาลในเลือดได้ ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงยังเกิดขึ้นระหว่างความเจ็บปวดระหว่างการโจมตีด้วยโรคลมบ้าหมู ฯลฯ

ปัจจุบัน ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าอิทธิพลของระบบประสาทต่อระดับน้ำตาลในเลือดนั้นเกิดจากฮอร์โมนหลายชนิด ตัวเลือกต่อไปนี้เป็นไปได้:

1. ระบบประสาทส่วนกลาง → ระบบประสาทซิมพาเทติก → ไขกระดูกต่อมหมวกไต → อะดรีนาลีน → น้ำตาลในเลือดสูง (การฉีด C. Bernard)
2. ระบบประสาทส่วนกลาง → ระบบประสาทพาราซิมพาเทติก → เกาะตับอ่อน → อินซูลินและกลูคากอน
3. ระบบประสาทส่วนกลาง → ระบบประสาทซิมพาเทติก → ไขกระดูกต่อมหมวกไต → อะดรีนาลีน → β-เซลล์ของเกาะเล็กเกาะน้อยตับอ่อน → การยับยั้งการหลั่งอินซูลิน
4. ระบบประสาทส่วนกลาง → ไฮโปธาลามัส → อะดีโนไฮโปฟิซิส → ACTH → กลูโคคอร์ติคอยด์ → น้ำตาลในเลือดสูง

การละเมิดการควบคุมฮอร์โมนของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตสามารถเกิดขึ้นได้ไม่เพียง แต่เมื่อกลไกส่วนกลางของการควบคุมกิจกรรมของต่อมไร้ท่อที่เกี่ยวข้องถูกรบกวน แต่ยังรวมถึงเมื่อ พยาธิวิทยาตัวพวกเขาเอง ต่อมหรือที่ การหยุดชะงักของกลไกการทำงานของฮอร์โมนส่วนปลาย

ฮอร์โมนมีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็น สองกลุ่ม : อินซูลินและ ฮอร์โมนคุมกำเนิด.

ต่อเนื่องกันเรียกว่าฮอร์โมนซึ่งในแง่ผลกระทบทางชีวภาพคือเป็นตัวต่อต้านอินซูลิน เหล่านี้ได้แก่ อะดรีนาลีน, กลูคากอน, กลูโคคอร์ติคอยด์, คอร์ติโคโทรปิน, ฮอร์โมนการเจริญเติบโต, ฮอร์โมนไทรอยด์

ปัจจัยสำคัญในการขัดขวางการควบคุมฮอร์โมนของการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตคือ การเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์ระหว่างกิจกรรมของอินซูลินและฮอร์โมนคุมกำเนิด. การขาดอินซูลินและความเด่นของอิทธิพลของฮอร์โมนคุมกำเนิดจะมาพร้อมกับภาวะน้ำตาลในเลือดสูง

อินซูลิน.

ขึ้นอยู่กับความไวของอินซูลิน โครงสร้าง สิ่งมีชีวิตแบ่งออกเป็น สามกลุ่ม :

1. ขึ้นอยู่กับอินซูลินโดยสิ้นเชิง. ซึ่งรวมถึงตับ กล้ามเนื้อ (โครงกระดูก กล้ามเนื้อหัวใจตาย) เนื้อเยื่อไขมัน
2. ไม่รู้สึกตัวอย่างแน่นอน. เหล่านี้ได้แก่ สมอง, ไขกระดูกต่อมหมวกไต, เซลล์เม็ดเลือดแดง, อัณฑะ
3. ค่อนข้างอ่อนไหว(อวัยวะและเนื้อเยื่ออื่นๆ ทั้งหมด)

ผลกระทบทางชีวภาพของอินซูลิน

1. ฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด . อินซูลินช่วยลดระดับน้ำตาลในเลือดโดย:

ก) การยับยั้งกระบวนการที่ช่วยให้ปล่อยกลูโคสจากตับเข้าสู่กระแสเลือด (glycogenolysis และ gluconeogenesis)

b) เพิ่มการใช้กลูโคสโดยเนื้อเยื่อที่ขึ้นกับอินซูลิน (กล้ามเนื้อ, ไขมัน)

2 ผลอะนาโบลิก . อินซูลินกระตุ้นการสร้างไขมันในเนื้อเยื่อไขมัน ไกลโคเจเนซิสในตับ และการสังเคราะห์โปรตีนในกล้ามเนื้อ

3. ผลกระทบต่อเซลล์ . ในปริมาณมาก อินซูลินจะกระตุ้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ ในร่างกาย และ ในหลอดทดลอง

ขึ้นอยู่กับความเร็วที่เกิดขึ้น ผลกระทบของอินซูลิน แบ่งออกเป็น:

1. เร็วมาก(เกิดขึ้นภายในไม่กี่วินาที) – การเปลี่ยนแปลงในการเคลื่อนย้ายเมมเบรนของกลูโคสและไอออน
2. เร็ว(นาทีสุดท้าย) – การกระตุ้นอัลโลสเตริกของเอนไซม์อะนาโบลิกและการยับยั้งเอนไซม์แคทาบอลิก
3. ช้า(คงอยู่ตั้งแต่หลายนาทีไปจนถึงหลายชั่วโมง) – การเหนี่ยวนำการสังเคราะห์เอนไซม์อะนาโบลิกและการปราบปรามการสังเคราะห์เอนไซม์แคตาบอลิซึม
4. ช้ามาก(จากหลายชั่วโมงไปจนถึงหลายวัน) – ผลกระทบแบบไมโทจีนิก

ฮอร์โมนต่อเนื่อง

ภายใต้อิทธิพล อะดรีนาลีน ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้น ผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งต่อไปนี้ กลไก:

1. การกระตุ้นการทำงานของไกลโคจีโนไลซิสในตับ มีความเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นระบบ adenylate cyclase ของเซลล์ตับและการก่อตัวของฟอสโฟรีเลสในรูปแบบที่ใช้งานในที่สุด
2. การกระตุ้นการทำงานของไกลโคจีโนไลซิสในกล้ามเนื้อ ตามด้วยการกระตุ้นการสร้างกลูโคสในตับ ในกรณีนี้กรดแลคติคที่ปล่อยออกมาจากเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อเข้าสู่กระแสเลือดจะไปสู่การก่อตัวของกลูโคสในเซลล์ตับ
3. การยับยั้งการดูดซึมกลูโคสโดยเนื้อเยื่อที่ขึ้นกับอินซูลินพร้อมการกระตุ้นการสลายไขมันในเนื้อเยื่อไขมันพร้อมกัน
4. การปราบปรามการหลั่งอินซูลินโดยเซลล์ β และการกระตุ้นการหลั่งกลูคากอนโดยเซลล์ α ของเกาะเล็กเกาะน้อยในตับอ่อน

โดยทั่วไปแล้วภาวะน้ำตาลในเลือดสูงแบบอะดรีนาลีนจะอยู่ได้ไม่นาน แต่เมื่อมีเนื้องอกของไขกระดูกต่อมหมวกไต (pheochromocytoma) จะคงที่มากกว่า

กลูคากอน ซึ่งปล่อยออกมาภายใต้อิทธิพลของการกระตุ้นด้วยความเห็นอกเห็นใจของตัวรับ β-adrenergic ของ α-เซลล์ของเกาะเล็กเกาะน้อยในตับอ่อน ก็มีส่วนทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดสูงเช่นกัน ผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับกลไกต่อไปนี้:

1. การกระตุ้นการทำงานของไกลโคจีโนไลซิสในตับ
2. การกระตุ้นการสร้างกลูโคโนเจเนซิสในเซลล์ตับ

กลไกทั้งสองเป็นแบบสื่อกลางแบบแคมป์

กลุ่มฮอร์โมนคุมกำเนิดยังรวมถึง กลูโคคอร์ติคอยด์ . พวกเขากระตุ้นกระบวนการสร้างกลูโคโนเจเนซิสในตับโดยเพิ่มขึ้น:

ก) การสังเคราะห์เอนไซม์ที่เหมาะสม (มีอิทธิพลต่อการถอดรหัส)

เพิ่มโปรตีโอไลซิสในกล้ามเนื้อ

นอกจากนี้กลูโคคอร์ติคอยด์ยังช่วยลดการดูดซึมกลูโคสจากเนื้อเยื่อที่ขึ้นกับอินซูลิน

คอร์ติโคโทรปิน ทำหน้าที่คล้ายกับกลูโคคอร์ติคอยด์ เนื่องจากโดยการกระตุ้นการปล่อยกลูโคคอร์ติคอยด์จะช่วยเพิ่มการสร้างกลูโคโนเจนและยับยั้งการทำงานของเฮกโซไคเนส

เพิ่มการผลิตฮอร์โมนอะดีโนไฮโปฟิซิส - โซมาโตโทรปิน (ฮอร์โมนการเจริญเติบโต) เช่นในอะโครเมกาลีจะมาพร้อมกับการพัฒนาความต้านทานต่ออินซูลินในกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อไขมัน - พวกมันจะไม่ไวต่อการออกฤทธิ์ของอินซูลิน ผลที่ได้คือน้ำตาลในเลือดสูง

ฮอร์โมนไทรอยด์ ยังมีส่วนร่วมในการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต เป็นที่ทราบกันดีว่าการทำงานของต่อมไทรอยด์มากเกินไปนั้นมีความต้านทานต่อคาร์โบไฮเดรตของร่างกายลดลง ไทรอกซีนช่วยกระตุ้นการดูดซึมกลูโคสในลำไส้และยังเพิ่มการทำงานของฟอสโฟรีเลสในตับ

ฤทธิ์น้ำตาลในเลือดสูงของอะดรีนาลีนคงอยู่นานถึง 10 นาที, กลูคากอน - 30-60 นาที, กลูโคคอร์ติคอยด์ - จากหลายชั่วโมงถึงหลายวัน, ฮอร์โมนโซมาโตโทรปิก - สัปดาห์, เดือน, ปี

เมื่อระดับอินซูลินเพิ่มขึ้น ภาวะน้ำตาลในเลือดจะเกิดขึ้น และเมื่อความเข้มข้นลดลง น้ำตาลในเลือดสูงก็จะพัฒนาขึ้น

ด้วยการเพิ่มขึ้นของเนื้อหาของฮอร์โมนคุมกำเนิดภาวะน้ำตาลในเลือดสูงจะพัฒนาและภาวะน้ำตาลในเลือดจะลดลง

สถานะของการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตความสามารถของร่างกายในการดูดซึมคาร์โบไฮเดรตจำนวนหนึ่งตัดสินโดย ความทนทานต่อคาร์โบไฮเดรต ซึ่งพิจารณาจากปริมาณกลูโคส ในคนที่มีสุขภาพดี หลังจากรับประทานกลูโคส 50 กรัมในขณะท้องว่างเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง ระดับน้ำตาลในเลือดจะสูงถึงระดับสูงสุด ซึ่งเกินระดับเริ่มต้นประมาณ 50-75% (ประมาณ 8.0-8.8 มิลลิโมล/ลิตร) เมื่อสิ้นสุดชั่วโมงที่สองหลังจากรับประทานกลูโคส ระดับน้ำตาลในเลือดจะกลับสู่ปกติ

ความทนทานต่อคาร์โบไฮเดรตกำหนดปริมาณกลูโคสสูงสุดที่ร่างกายสามารถดูดซึมได้โดยไม่มีไกลโคซูเรีย ในมนุษย์ ปริมาณกลูโคสที่รับประทานในขณะท้องว่างจะอยู่ที่ 160-180 กรัม ด้วยความทนทานต่อคาร์โบไฮเดรตลดลง ไกลโคซูเรีย พัฒนาจากการบริโภคกลูโคสน้อยลง โดยทั่วไป glycosuria จะปรากฏขึ้นเมื่อระดับน้ำตาลในเลือดเกินเกณฑ์ของไต - 8 มิลลิโมล/ลิตร (ตามที่ผู้เขียนบางคน 10 มิลลิโมล/ลิตร) ด้วยความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดสูงระบบเอนไซม์ที่รับผิดชอบกระบวนการดูดซึมกลูโคสกลับคืนในท่อไต (เฮกโซไคเนส, ฟอสฟาเตส) ไม่รับประกันว่าฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคสทั้งหมดและส่วนหนึ่งจะถูกขับออกทางปัสสาวะ

ในบางกรณี glycosuria จะปรากฏขึ้นโดยไม่มีภาวะน้ำตาลในเลือดสูง นี่เป็นเพราะการหยุดชะงักในกระบวนการของฟอสโฟรีเลชั่นของกลูโคสในไตเช่นด้วยการแนะนำของ phloridzin (ไกลโคไซด์จากเปลือกไม้ผล) ซึ่งยับยั้งฟอสโฟรีเลชั่น เมื่อกระบวนการของเอนไซม์ในไตที่รองรับการดูดซึมกลูโคสกลับถูกรบกวน เบาหวานในไตก็จะเกิดขึ้น

ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ - นี่คือการลดความเข้มข้นของกลูโคสในพลาสมาในเลือดจนถึงระดับที่ทำให้เกิดอาการทางคลินิกที่หายไปหลังจากทำให้เนื้อหาของสารนี้เป็นปกติ

สัญญาณของภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำมักปรากฏขึ้นเมื่อระดับกลูโคสลดลงต่ำกว่า 4 โมล/ลิตร

กลไกของภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ:

1. ลดการไหลเวียนของกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือด. สิ่งนี้เกิดขึ้นกับการอดอาหาร, ความผิดปกติของการย่อยอาหาร (การขาดเอนไซม์อะไมโลไลติก, ความผิดปกติของการดูดซึม) โดยมีความผิดปกติทางพันธุกรรมและได้มาของไกลโคจีโนไลซิสและการสร้างกลูโคโนเจเนซิสในตับ
2. การใช้กลูโคสเพิ่มขึ้นตามความต้องการพลังงานของร่างกาย (เช่น การทำงานหนัก)
3. การสูญเสียกลูโคส(glycosuria) หรือการนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น (เนื้องอกมะเร็ง)

อาการทางคลินิกของภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำเกี่ยวข้องกับความผิดปกติในร่างกาย 2 กลุ่ม คือ

1. ปริมาณกลูโคสที่บกพร่องในสมอง. ขึ้นอยู่กับระดับของภาวะน้ำตาลในเลือด อาการต่างๆ เช่น ปวดศีรษะ ไม่มีสมาธิ ความเหนื่อยล้า พฤติกรรมที่ไม่เหมาะสม อาการประสาทหลอน อาการชัก และอาการโคม่าภาวะน้ำตาลในเลือดลดลง
2. การเปิดใช้งานระบบซิมพาโทอะดรีนัล. ทำให้เกิดอาการใจสั่น เหงื่อออกมากขึ้น ตัวสั่น และรู้สึกหิว

อาการโคม่าฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดเป็นผลร้ายแรงที่สุดของภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ และหากไม่ได้รับความช่วยเหลือทันเวลา (การบริหารกลูโคส) อาจนำไปสู่ความตายได้ มีลักษณะพิเศษคือ สูญเสียสติ สูญเสียการตอบสนอง และการรบกวนการทำงานที่สำคัญ อาการโคม่าฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดเกิดขึ้นเมื่อระดับกลูโคสในเลือดลดลงต่ำกว่า 2.5 มิลลิโมลต่อลิตร

น้ำตาลในเลือดสูง – นี่คือการเพิ่มขึ้นของกลูโคสในพลาสมาสูงกว่า 6.66 มิลลิโมล/ลิตร เมื่อพิจารณาโดยวิธี Hagedorn-Jensen

กลไกของภาวะน้ำตาลในเลือดสูง:

1. เพิ่มการไหลเวียนของกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือด. สิ่งนี้เกิดขึ้นหลังมื้ออาหาร (ภาวะน้ำตาลในเลือดสูงในทางเดินอาหาร) โดยมีไกลโคจีโนไลซิสและการสร้างกลูโคโนเจเนซิสเพิ่มขึ้นในตับ (ปริมาณอินซูลินลดลงหรือความเข้มข้นของฮอร์โมนคุมเพิ่มขึ้น)
2. การใช้กลูโคสบกพร่องเนื้อเยื่อส่วนปลาย ดังนั้นด้วยปริมาณอินซูลินที่ลดลง การจัดหาและการใช้กลูโคสในเนื้อเยื่อที่ขึ้นกับอินซูลิน (กล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อไขมัน ตับ) จึงหยุดชะงัก

โรคเบาหวาน เป็นโรคที่เกิดขึ้นจากการขาดอินซูลินโดยสมบูรณ์หรือสัมพันธ์กัน ร่วมกับความผิดปกติของการเผาผลาญ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นคาร์โบไฮเดรต

โรคเบาหวานเป็นโรคที่ในสภาวะที่ไม่ได้รับการรักษาปรากฏว่าระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มขึ้นเรื้อรัง - ภาวะน้ำตาลในเลือดสูง (คำจำกัดความของ WHO, 1987)

โรคเบาหวานเกิดขึ้นใน 1-4% ของประชากร

อาการหลักของโรคเบาหวาน– น้ำตาลในเลือดสูง บางครั้งสูงถึง 25 มิลลิโมล/ลิตร ไกลโคซูเรียที่มีปริมาณกลูโคสในปัสสาวะสูงถึง 555-666 มิลลิโมล/วัน (100-120 กรัม/วัน), ภาวะปัสสาวะเป็นเลือดมาก (ปัสสาวะมากถึง 10-12 ลิตรต่อวัน), ภาวะกลืนน้ำลายและภาวะโพลีดิปเซีย การเพิ่มขึ้นของระดับกรดแลคติก (lacticocidemia) ก็มีลักษณะเช่นกัน - มากกว่า 0.8 มิลลิโมลต่อลิตร (ปกติ 0.033-0.78 มิลลิโมลต่อลิตร) ภาวะไขมันในเลือดสูง - 50-100 กรัม/ลิตร (ปกติ 3.5-8.0 กรัม/ลิตร) บางครั้งคีโตนีเมีย (ตามที่กำหนดโดยอะซิโตน) โดยมีระดับคีโตนร่างกายเพิ่มขึ้นเป็น 5200 µmol/l (ปกติน้อยกว่า 517 µmol/l)

แบบจำลองการทดลองของโรคเบาหวาน:

1. เบาหวานตับอ่อน– การกำจัดตับอ่อนในสุนัข 9/10 (Mering และ Minkowski, 1889)
2. เบาหวานอัลลอกซาน– การฉีดอัลลอกซานเข้าไปในสัตว์เพียงครั้งเดียว ซึ่งเป็นสารที่เลือกทำลายเซลล์ β ของเกาะเล็กเกาะน้อยในตับอ่อน
3. โรคเบาหวานสเตรปโตโซโตซิน– การให้ยาปฏิชีวนะแก่สัตว์ - สเตรปโตโซโตซิน ซึ่งเลือกทำลายเซลล์ β ของเกาะเล็กเกาะน้อยในตับอ่อน

อินซูลิน - (จากภาษาละติน insula - เกาะ) - ฮอร์โมนธรรมชาติของเปปไทด์มันถูกสร้างขึ้นในเซลล์เบต้าของเกาะเล็กเกาะ Langerhans ของตับอ่อน โมเลกุลอินซูลินประกอบด้วยสายโพลีเปปไทด์สองสายซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโน 51 ตัวตกค้าง สาย A-chain ประกอบด้วยกรดอะมิโน 21 ตัว ส่วนสาย B เกิดจากกรดอะมิโน 30 ตัว โซ่โพลีเปปไทด์เชื่อมต่อกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์สองตัวผ่านซีสเตอีนที่ตกค้าง พันธะไดซัลไฟด์ตัวที่สามจะอยู่ใน A-chain

โครงสร้างหลักของอินซูลินแตกต่างกันไปบ้างในแต่ละสายพันธุ์ เช่นเดียวกับที่บทบาทของอินซูลินในการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรตแตกต่างกัน อินซูลินจากสุกรมีความคล้ายคลึงกับอินซูลินของมนุษย์มากที่สุด โดยต่างกันที่กรดอะมิโนตกค้าง ที่ตำแหน่ง 30 ของสายโซ่ B ของอินซูลินสำหรับสุกรจะมีอะลานีน และในอินซูลินของมนุษย์มีทรีโอนีน อินซูลินของวัวมีความแตกต่างกันด้วยกรดอะมิโนสามตัวที่ตกค้าง

โซ่เชื่อมต่อถึงกันผ่านสะพานไดซัลไฟด์สองตัว (ปรากฎว่าแต่ละอันถูกสร้างขึ้นโดยอะตอมซัลเฟอร์สองอะตอม) และสะพานไดซัลไฟด์ตัวที่สามทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมระหว่างกรดอะมิโนของสายโซ่ A ซึ่งอยู่ห่างจากกัน โซ่ที่เชื่อมต่อกันโค้งงอเล็กน้อยแล้วพับเป็นโครงสร้างทรงกลมซึ่งเป็นโครงร่างของโมเลกุลฮอร์โมนที่มีความสำคัญต่อการแสดงออกของกิจกรรมทางชีวภาพ

ส่งผลอย่างมีนัยสำคัญต่อการเผาผลาญในเนื้อเยื่อเกือบทั้งหมด ในแง่ของโครงสร้างทางเคมี สารประกอบนี้อยู่ระหว่างโพลีเปปไทด์กับโปรตีน อินซูลินผลิตขึ้นในตับอ่อนของสัตว์และมนุษย์ ในเซลล์เบต้าของตับอ่อนอินซูลินถูกสร้างขึ้นจากสารตั้งต้น - โปรอินซูลินซึ่งเป็นโพลีเปปไทด์ที่มีกรดอะมิโน 84 ตัวตกค้างซึ่งไม่แสดงการทำงานของฮอร์โมน อินซูลินเป็นสารเฉพาะที่มีแนวโน้มที่จะลดน้ำตาลและยังควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ส่งผลต่อการดูดซึมกลูโคสในเนื้อเยื่อที่เพิ่มขึ้นและช่วยให้เปลี่ยนเป็นไกลโคเจนและยังช่วยให้การแทรกซึมของกลูโคสเข้าไปในเซลล์เนื้อเยื่อดีขึ้นอีกด้วย อินซูลินไม่เพียงแต่มีฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือดเท่านั้น แต่ยังมีผลกระทบอื่นๆ อีกหลายประการ เช่น ส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของปริมาณไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ มีผลกระตุ้นการสังเคราะห์เปปไทด์ และลดการบริโภคโปรตีน ในกีฬาบางประเภทยานี้มีคุณค่าเนื่องจากมีฤทธิ์อะนาโบลิกที่เด่นชัด

การอ้างอิงทางประวัติศาสตร์

หน้าที่หลักของอินซูลินคือการให้พลังงานที่สำคัญแก่เซลล์ของร่างกาย - กลูโคส

หากขาดอินซูลิน เซลล์จะไม่สามารถดูดซับกลูโคสได้ จะเกิดการสะสมในเลือด และเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ จะขาดพลังงาน เมื่อขาดอินซูลิน โรคที่ร้ายแรงมาก (เบาหวาน) ก็สามารถเริ่มพัฒนาได้

จนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 ผู้ป่วยโรคเบาหวานเสียชีวิตในวัยเด็กหรือวัยหนุ่มสาวเนื่องจากการพัฒนาของภาวะแทรกซ้อนที่เกิดจากโรคแทบไม่มีใครมีชีวิตอยู่เกิน 5-7 ปีหลังจากเริ่มมีอาการ

บทบาทของตับอ่อนในการพัฒนาโรคเบาหวานได้รับการเรียนรู้เมื่อปลายศตวรรษที่ 19 เท่านั้น ในปีพ.ศ. 2412 ในกรุงเบอร์ลิน Paul Langerhans วัย 22 ปี ซึ่งเป็นนักศึกษาแพทย์ ได้ทำการวิจัยโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เกี่ยวกับโครงสร้างของตับอ่อน เขาสังเกตเห็นเซลล์ที่ไม่รู้จักซึ่งก่อตัวเป็นกลุ่มกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งต่อม อย่างไรก็ตาม การทำงานของเซลล์เหล่านี้ ซึ่งต่อมาได้รับการตั้งชื่อว่าเกาะเล็กเกาะแลงเกอร์ฮานส์ตามนักเรียนคนนั้น ยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

ในเวลาต่อมา Ernst Laco ได้ตั้งสมมติฐานว่าตับอ่อนเกี่ยวข้องกับกระบวนการย่อยอาหาร ในปี 1889 นักสรีรวิทยาชาวเยอรมัน Oskar Minkowski พยายามพิสูจน์ว่าข้อความนี้ไม่เกี่ยวข้องกับความเป็นจริง ด้วยเหตุนี้ เขาจึงทำการทดลองโดยนำต่อมออกจากสุนัขที่แข็งแรง สองสามวันหลังจากเริ่มการทดลอง ผู้ช่วยของ Minkowski ซึ่งคอยติดตามสภาพของสัตว์ทดลอง สังเกตเห็นว่ามีแมลงวันจำนวนมากแห่กันไปที่ปัสสาวะของสุนัขทดลอง

มีการตรวจปัสสาวะ ซึ่งในระหว่างนั้นพบว่าสุนัขไม่มีตับอ่อน ขับถ่ายน้ำตาลพร้อมกับปัสสาวะ นี่เป็นข้อสังเกตแรกที่บ่งชี้ว่ามีความเชื่อมโยงระหว่างการทำงานของตับอ่อนกับการพัฒนาของโรคเบาหวาน ในปี 1901 Eugene Opie พิสูจน์ว่าโรคเบาหวานเกิดขึ้นเนื่องจากการรบกวนโครงสร้างของตับอ่อน (การทำลายเกาะเล็กเกาะ Langerhans ทั้งหมดหรือบางส่วน)

บุคคลแรกที่แยกอินซูลินและใช้ในการรักษาผู้ป่วยได้สำเร็จคือ Frederick Banting นักสรีรวิทยาชาวแคนาดา เขาพยายามสร้างวิธีรักษาโรคเบาหวานเพราะเพื่อนสองคนของเขาเสียชีวิตจากโรคนี้ ก่อนหน้านี้ นักวิจัยหลายคนที่เข้าใจบทบาทของตับอ่อนในการพัฒนาโรคเบาหวานได้พยายามแยกสารที่ส่งผลต่อระดับน้ำตาลในเลือดโดยเฉพาะ น่าเสียดายที่ความพยายามทั้งหมดจบลงด้วยความล้มเหลว

ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการที่เอนไซม์ตับอ่อน (ส่วนใหญ่เป็นทริปซิน) สามารถย่อยสลายโมเลกุลโปรตีนอินซูลินได้อย่างน้อยบางส่วนก่อนที่จะสามารถแยกออกจากสารสกัดเนื้อเยื่อของต่อมได้ ในปี 1906 Georg Ludwig Seltzer สามารถประสบความสำเร็จในการลดระดับน้ำตาลในเลือดในสุนัขทดลองโดยใช้สารสกัดจากตับอ่อน แต่เขาไม่สามารถทำงานต่อได้ สกอตต์ในปี 1911 ที่มหาวิทยาลัยชิคาโกทำงานร่วมกับสารสกัดน้ำจากตับอ่อน เขาสังเกตเห็นว่าไกลโคซูเรียลดลงเล็กน้อยในสัตว์ทดลอง เนื่องจากผู้จัดการโครงการไม่สามารถมั่นใจได้ถึงความสำคัญของการวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่ พวกเขาจึงถูกหยุดลง

อิสราเอล ไคลเนอร์ บรรลุผลเช่นเดียวกันในปี 1919 แต่เขาไม่สามารถทำงานให้เสร็จได้เนื่องจากสงครามโลกครั้งที่หนึ่งเริ่มต้นขึ้น

งานที่คล้ายกันนี้ตีพิมพ์ในปี 1921 โดย Nicola Paulesco ศาสตราจารย์ด้านสรีรวิทยาที่ Romanian School of Medicine นักวิจัยหลายคน ไม่เพียงแต่ในโรมาเนียเท่านั้น ที่เชื่อว่านักวิทยาศาสตร์คนนี้เป็นผู้ค้นพบอินซูลิน อย่างไรก็ตาม เครดิตสำหรับการแยกอินซูลินรวมถึงความสำเร็จในการใช้อินซูลินนั้นเป็นของ Frederick Banting

Banting ทำงานเป็นวิทยากรรุ่นเยาว์ในภาควิชากายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาที่มหาวิทยาลัยในแคนาดา หัวหน้าของเขาคือศาสตราจารย์ John MacLeod ซึ่งในเวลานั้นได้รับเลือกให้เป็นผู้เชี่ยวชาญที่เก่งในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับโรคเบาหวาน Banting พยายามทำให้ตับอ่อนฝ่อโดยการผูกท่อขับถ่าย (คลอง) เป็นเวลา 6-8 สัปดาห์ ขณะเดียวกันก็รักษาเกาะเล็กเกาะ Langerhans ไม่เปลี่ยนแปลงจากผลของเอนไซม์ตับอ่อน และได้สารสกัดบริสุทธิ์จากเซลล์ของเกาะเล็กเกาะน้อยเหล่านี้

ในการทำการทดลองนี้ จำเป็นต้องมีห้องปฏิบัติการ ผู้ช่วย และสุนัขทดลอง ซึ่ง Banting ไม่มีทั้งหมด

เพื่อขอความช่วยเหลือ เขาหันไปหาศาสตราจารย์จอห์น แมคลอยด์ ซึ่งตระหนักดีถึงความล้มเหลวในการได้รับฮอร์โมนตับอ่อนก่อนหน้านี้ ด้วยเหตุนี้ ในตอนแรกเขาจึงปฏิเสธการเป่าติง อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ Banting ยังคงยืนหยัดต่อไปและในฤดูใบไม้ผลิปี 1921 ได้ขออนุญาต MacLeod อีกครั้งเพื่อทำงานในห้องปฏิบัติการเป็นเวลาอย่างน้อยสองเดือน เนื่องจากตอนนั้น McLeod วางแผนที่จะไปยุโรปดังนั้นห้องปฏิบัติการจึงเป็นอิสระเขาจึงให้ความยินยอม ในฐานะผู้ช่วย Banting ได้รับ Charles Best นักเรียนชั้นปีที่ 5 ซึ่งเชี่ยวชาญวิธีการตรวจวัดน้ำตาลในเลือดและปัสสาวะเป็นอย่างดี

เพื่อที่จะดำเนินการทดลองซึ่งต้องใช้ค่าใช้จ่ายจำนวนมาก Banting จึงขายเกือบทุกอย่างที่เขาเป็นเจ้าของ

สุนัขหลายตัวมีท่อตับอ่อนผูกไว้และรอจนกระทั่งมันฝ่อ เมื่อวันที่ 27 กรกฎาคม พ.ศ. 2464 ได้มีการฉีดสารสกัดจากตับอ่อนฝ่อเข้าไปในสุนัขที่ไม่มีตับอ่อนและอยู่ในภาวะโคม่า ไม่กี่ชั่วโมงต่อมา สุนัขสังเกตเห็นระดับน้ำตาลในเลือดและปัสสาวะลดลง และอะซิโตนก็หายไป

จากนั้นให้สารสกัดตับอ่อนเป็นครั้งที่สองและเธอมีชีวิตอยู่ต่อไปอีก 7 วัน มีแนวโน้มว่าจะสามารถยืดอายุของสุนัขได้อีกระยะหนึ่ง แต่นักวิจัยไม่มีสารสกัดเหลืออยู่ เนื่องจากการรับอินซูลินจากตับอ่อนของสุนัขเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานมากและใช้เวลานาน

ต่อมา Banting และ Best เริ่มสกัดสารสกัดจากตับอ่อนของลูกวัวในครรภ์ ซึ่งยังไม่ได้เริ่มสร้างเอนไซม์ย่อยอาหาร แต่มีการผลิตอินซูลินในปริมาณที่เพียงพอแล้ว ขณะนี้ปริมาณอินซูลินเพียงพอที่จะทำให้สุนัขทดลองมีชีวิตอยู่ได้นานถึง 70 วัน เมื่อถึงเวลานั้น MacLeod กลับมาจากยุโรปและค่อยๆ เริ่มสนใจงานของ Banting และ Best เขาตัดสินใจให้เจ้าหน้าที่ห้องปฏิบัติการทั้งหมดเข้ามามีส่วนร่วม การเป่าตั้งแต่แรกเริ่มเรียกว่า isletin สารสกัดจากตับอ่อนที่เกิดขึ้น แต่จากนั้นเขาก็ฟังคำแนะนำของ McLeod และเปลี่ยนชื่อเป็นอินซูลิน (จากภาษาละติน insula - "เกาะ")

การวิจัยเกี่ยวกับการผลิตอินซูลินยังคงประสบความสำเร็จ เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน พ.ศ. 2464 Banting และ Best ได้นำเสนอผลการวิจัยในการประชุมของชมรมวารสารสรีรวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโต หนึ่งเดือนต่อมา พวกเขาพูดคุยเกี่ยวกับความสำเร็จของพวกเขาที่ American Physiological Society ในนิวเฮเวน

ปริมาณสารสกัดที่ได้รับจากตับอ่อนของวัวที่ถูกฆ่าที่โรงฆ่าสัตว์เริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จำเป็นต้องมีผู้เชี่ยวชาญเพื่อให้แน่ใจว่าอินซูลินบริสุทธิ์อย่างละเอียด ในการทำเช่นนี้ในปลายปี พ.ศ. 2464 McLeod ได้เชิญ James Collip นักชีวเคมีชื่อดังมาทำงาน เขาบรรลุผลที่ดีในการทำให้อินซูลินบริสุทธิ์อย่างรวดเร็ว ภายในเดือนมกราคม พ.ศ. 2465 Banting และ Best ตัดสินใจเริ่มการทดลองอินซูลินทางคลินิกครั้งแรกในมนุษย์

ขั้นแรก นักวิทยาศาสตร์ฉีดอินซูลินมาตรฐาน 10 หน่วยเข้ากัน จากนั้นจึงฉีดเข้าไปในอาสาสมัครเท่านั้น เขาเป็นเด็กชายอายุ 14 ปี ลีโอนาร์ด ทอมป์สัน ซึ่งป่วยเป็นโรคเบาหวาน เขาได้รับการฉีดยาครั้งแรกเมื่อวันที่ 11 มกราคม พ.ศ. 2465 แต่ก็ไม่ประสบผลสำเร็จทั้งหมด สาเหตุก็คือสารสกัดไม่บริสุทธิ์เพียงพอ และเริ่มมีอาการภูมิแพ้ขึ้น ตลอด 11 วันข้างหน้า Collip ทำงานอย่างหนักในห้องปฏิบัติการเพื่อปรับปรุงสารสกัด และในวันที่ 23 มกราคม เด็กชายได้รับการฉีดอินซูลินครั้งที่สอง

หลังจากฉีดอินซูลิน เด็กชายก็เริ่มฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว เขาเป็นคนแรกที่รอดชีวิตได้เนื่องจากอินซูลิน ในเวลาต่อมา Banting ได้ช่วยชีวิตแพทย์ Joe Gilchrist เพื่อนของเขาจากความตายที่ใกล้จะเกิดขึ้น

ข่าวว่าอินซูลินถูกใช้สำเร็จเป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2465 กลายเป็นที่ฮือฮาไปทั่วโลกอย่างรวดเร็ว บันติงและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ช่วยชีวิตผู้ป่วยโรคเบาหวานหลายร้อยรายได้จริง โดยเฉพาะผู้ที่มีอาการรุนแรง มีคนส่งจดหมายไปขอการรักษาเป็นจำนวนมาก บ้างก็มาถึงห้องปฏิบัติการโดยตรง อย่างไรก็ตามในเวลานั้นมีข้อบกพร่องมากมาย - การเตรียมอินซูลินยังไม่ได้รับมาตรฐานไม่มีวิธีควบคุมตนเองและวัดขนาดยาโดยประมาณด้วยตา ทั้งนี้ปฏิกิริยาภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำของร่างกายมักเกิดขึ้นเมื่อระดับน้ำตาลในเลือดลดลงต่ำกว่าปกติ

อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงอย่างต่อเนื่องในการแนะนำอินซูลินเข้าสู่การปฏิบัติทางการแพทย์ในชีวิตประจำวัน

มหาวิทยาลัยโตรอนโตเริ่มจำหน่ายใบอนุญาตสำหรับการผลิตอินซูลินให้กับบริษัทยา และในปี พ.ศ. 2466 ใบอนุญาตดังกล่าวก็พร้อมให้บริการแก่ผู้ป่วยโรคเบาหวานทุกคน

บริษัท Lily (USA) และ Novo Nordisk (เดนมาร์ก) ได้รับอนุญาตให้ผลิตยา พวกเขายังคงเป็นผู้นำในสาขานี้ Banting ได้รับปริญญาวิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิตจากมหาวิทยาลัยโตรอนโตในปี พ.ศ. 2466 และได้รับเลือกเป็นศาสตราจารย์ นอกจากนี้ยังมีการตัดสินใจเปิดแผนกวิจัยพิเศษทางการแพทย์ให้กับ Banting และ Best และได้รับมอบหมายให้เงินเดือนส่วนบุคคลสูง

ในปี 1923 Banting และ MacLeod ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ซึ่งทั้งสองคนสมัครใจร่วมกับ Best และ Collip

ในปี 1926 นักวิทยาศาสตร์การแพทย์ Abel ได้สังเคราะห์อินซูลินในรูปแบบผลึก 10 ปีต่อมา Hagedorn นักวิจัยชาวเดนมาร์กผลิตอินซูลินที่ออกฤทธิ์นาน และ 10 ปีต่อมาเขาได้สร้างโปรทามีนที่เป็นกลางของ Hagerdon ซึ่งยังคงเป็นอินซูลินประเภทหนึ่งที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

องค์ประกอบทางเคมีของอินซูลินก่อตั้งขึ้นโดยนักชีววิทยาโมเลกุลชาวอังกฤษ เฟรเดอริก แซงเจอร์ ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี 2501 อินซูลินกลายเป็นโปรตีนชนิดแรกที่มีการถอดรหัสลำดับกรดอะมิโนอย่างสมบูรณ์

โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลอินซูลินถูกกำหนดโดยใช้การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ในปี 1990 โดโรธี ครอฟต์ ฮอดจ์กิน เธอยังได้รับรางวัลโนเบลอีกด้วย

หลังจากที่ Banting ได้รับอินซูลินจากวัว ได้มีการศึกษาอินซูลินที่ได้รับจากตับอ่อนของหมูและวัว รวมถึงสัตว์อื่นๆ (เช่น ปลาวาฬและปลา)

โมเลกุลอินซูลินของมนุษย์ประกอบด้วยกรดอะมิโน 51 ชนิด อินซูลินของหมูมีความแตกต่างในกรดอะมิโนเพียงตัวเดียวคืออินซูลินของวัวในสามตัว แต่ไม่ได้ป้องกันไม่ให้ระดับน้ำตาลกลับสู่ปกติได้ดีนัก อย่างไรก็ตามเรื่องนี้อินซูลินจากสัตว์ก็มีข้อเสียเปรียบอย่างมาก - ในผู้ป่วยส่วนใหญ่จะทำให้เกิดอาการแพ้ ในเรื่องนี้จำเป็นต้องมีการปรับปรุงอินซูลินเพิ่มเติม ในปี 1955 โครงสร้างของอินซูลินของมนุษย์ถูกถอดรหัส และเริ่มงานโดยการแยกอินซูลินออก
สิ่งนี้เกิดขึ้นครั้งแรกในปี 1981 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน Gilbert และ Lomedico ต่อมาไม่นานอินซูลินก็ปรากฏขึ้นซึ่งได้มาจากยีสต์ของคนทำขนมปังโดยใช้พันธุวิศวกรรม อินซูลินเป็นโปรตีนชนิดแรกของมนุษย์ที่ถูกสังเคราะห์ในปี 1978 โดยแบคทีเรียดัดแปลงพันธุกรรม อี. โคไล ตั้งแต่บัดนี้เป็นต้นมา ยุคใหม่ก็เริ่มขึ้นในด้านเทคโนโลยีชีวภาพ ตั้งแต่ปี 1982 บริษัท Genentech สัญชาติอเมริกันได้ผลิตอินซูลินของมนุษย์ ซึ่งถูกสังเคราะห์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ ไม่ทำให้เกิดอาการแพ้

การดำเนินการทางเภสัชวิทยา (ตามผู้ผลิต)

อินซูลินเป็นยาที่ช่วยลดน้ำตาลและมีความสามารถในการควบคุมการเผาผลาญคาร์โบไฮเดรต ช่วยเพิ่มการดูดซึมกลูโคสโดยเนื้อเยื่อและส่งเสริมการเปลี่ยนเป็นไกลโคเจน นอกจากนี้ยังช่วยให้การแทรกซึมของกลูโคสเข้าไปในเซลล์เนื้อเยื่ออีกด้วย

นอกเหนือจากการให้ฤทธิ์ลดน้ำตาลในเลือด (ลดระดับน้ำตาลในเลือด) แล้ว อินซูลินยังมีผลอื่นๆ อีกหลายประการ เช่น เพิ่มการสะสมไกลโคเจนในกล้ามเนื้อ กระตุ้นการสังเคราะห์เปปไทด์ ลดการบริโภคโปรตีน เป็นต้น

ผลของอินซูลินจะมาพร้อมกับการกระตุ้นหรือการยับยั้ง (ปราบปราม) ของเอนไซม์บางชนิด กระตุ้นไกลโคเจนซินเทเทส, ไพรูเวตดีไฮโดรจีเนส, เฮกโซไคเนส; ไลเปสซึ่งกระตุ้นกรดไขมันในเนื้อเยื่อไขมันและไลโปโปรตีนไลเปสซึ่งช่วยลด "ความขุ่น" ของซีรั่มในเลือดหลังจากรับประทานอาหารที่มีไขมันอิ่มตัวจะถูกยับยั้ง

ระดับของการสังเคราะห์และการหลั่ง (การปลดปล่อย) ของอินซูลินขึ้นอยู่กับระดับน้ำตาลในเลือด เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น การหลั่งอินซูลินจากตับอ่อนจะเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของน้ำตาลในเลือดลดลงจะทำให้การหลั่งอินซูลินช้าลง

การออกฤทธิ์ของอินซูลินเกี่ยวข้องโดยตรงกับปฏิสัมพันธ์กับตัวรับเฉพาะซึ่งอยู่บนพลาสมาเมมเบรนของเซลล์และการก่อตัวของคอมเพล็กซ์ตัวรับอินซูลิน ตัวรับอินซูลินพร้อมกับอินซูลินเข้าสู่เซลล์ซึ่งมีอิทธิพลต่อกระบวนการฟอสโฟเลชันของโปรตีนในเซลล์ กลไกการออกฤทธิ์ของปฏิกิริยาภายในเซลล์ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

กิจกรรมของอินซูลินถูกกำหนดทางชีวภาพ (โดยความสามารถในการลดความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดในกระต่ายที่มีสุขภาพดี) และโดยวิธีเคมีฟิสิกส์วิธีใดวิธีหนึ่ง (โดยอิเล็กโทรโฟเรซิสกระดาษหรือโครมาโตกราฟีแบบกระดาษ) สำหรับหนึ่งหน่วยปฏิบัติการ (AU) หรือหน่วยสากล (IU) จะมีการออกฤทธิ์ของอินซูลินแบบผลึก 0.04082 มก.

ผลการเผาผลาญของอินซูลิน

1. ปรับปรุงการดูดซึมกลูโคสและสารอื่น ๆ ของเซลล์
2. เปิดใช้งานเอนไซม์หลักของไกลโคไลซิส
3. เพิ่มความเข้มข้นของการสังเคราะห์ไกลโคเจน - อินซูลินเร่งการสะสมกลูโคสในเซลล์ตับและกล้ามเนื้อโดยการรวมตัวเป็นไกลโคเจน
4. ลดความเข้มของการสร้างกลูโคส - การสร้างกลูโคสในตับจากสารที่ไม่ใช่คาร์โบไฮเดรตต่างๆ (โปรตีนและไขมัน) จะลดลง

ผลอะนาโบลิกของอินซูลิน

• ส่งผลต่อการดูดซึมกรดอะมิโนที่เพิ่มขึ้นของเซลล์ (โดยเฉพาะลิวซีนและวาลีน)
• ปรับปรุงการเคลื่อนที่ของโพแทสเซียมไอออนตลอดจนแมกนีเซียมและฟอสเฟตเข้าไปในเซลล์
• ส่งผลต่อการเพิ่มประสิทธิภาพของการจำลอง DNA และการสังเคราะห์โปรตีน
• ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์กรดไขมันและเอสเทอริฟิเคชันเพิ่มเติม - ในเนื้อเยื่อไขมันและในตับ
• กระตุ้นการเปลี่ยนกลูโคสเป็นไตรกลีเซอไรด์ เมื่อขาดอินซูลิน สิ่งตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น นั่นคือการระดมไขมัน

ฤทธิ์ต้าน catabolic ของอินซูลิน

1. ยับยั้งการไฮโดรไลซิสของโปรตีน - ลดการย่อยสลายโปรตีน
2. ลดการสลายไขมัน - ลดการไหลเวียนของกรดไขมันเข้าสู่กระแสเลือด

ประเภทของอินซูลินที่ใช้ในบีบี

อินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้น

อินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้นเริ่มออกฤทธิ์ในกรณีของการฉีดเข้าใต้ผิวหนังหลังจาก 30 นาที (ในกรณีนี้ให้ฉีดก่อนอาหาร 30-40 นาที) ผลสูงสุดจะเกิดขึ้นหลังจาก 2 ชั่วโมงหายไปจากร่างกายหลังจาก 5-6 ชั่วโมง

ทางเลือกที่ดีที่สุด

• ฮูมูลินปกติ
• แอคทราพิด HM

อินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้นเป็นพิเศษ

อินซูลินชนิดสั้นพิเศษเริ่มออกฤทธิ์หลังจากผ่านไป 15 นาที สูงสุดหลังจาก 2 ชั่วโมง และหายไปจากร่างกายหลังจาก 3-4 ชั่วโมง เป็นไปตามสรีรวิทยามากกว่า สามารถให้ก่อนมื้ออาหาร (5-10 นาที) หรือหลังมื้ออาหารทันที

ทางเลือกที่ดีที่สุด

• อินซูลินลิสโปร (Humalog) เป็นอะนาล็อกกึ่งสังเคราะห์ของอินซูลินของมนุษย์
• อินซูลินแอสปาร์ต (NovoRapid Penfill, NovoRapid FlexPen)
• อินซูลินกลูลิซีน (Humalog)

ข้อดีและข้อเสียของอินซูลิน

ข้อดี

• ต้นทุนหลักสูตรต่ำ
• มีจำหน่ายในวงกว้าง - สามารถซื้อยาได้ง่ายที่ร้านขายยา
• คุณภาพสูง - แทบไม่เคยพบของปลอมเลยเหมือนสเตียรอยด์
• ไม่มีความเป็นพิษ, โอกาสเกิดผลข้างเคียงต่ำ, การขาดผลที่ตามมาเกือบทั้งหมด
• ปรากฏการณ์การกลับตัวขนาดเล็ก
• มีผลอะนาโบลิกที่เด่นชัด
• สามารถใช้ร่วมกับสเตียรอยด์และยาอื่น ๆ ได้
• ไม่มีผลกระทบต่อแอนโดรเจน

ข้อบกพร่อง

• ระบบการปกครองที่ซับซ้อน
• มีไขมันเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด
• ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ

การรับประทานอินซูลิน

1. คอร์สนี้เหมาะสำหรับการเพิ่มมวลกล้ามเนื้อ 5-10 กิโลกรัมภายใน 1-2 เดือน จากนั้นคุณต้องหยุดพักอย่างน้อย 2 เดือนเพื่อฟื้นฟูการหลั่งของตัวเอง
2. ทำความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลิน รวมถึงมาตรการในการต่อสู้กับภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ
3. หลักสูตรควรเริ่มต้นด้วยขนาด 10 ยูนิตใต้ผิวหนัง เมื่อเวลาผ่านไป (วันละครั้งหรือวันเว้นวัน) เพิ่มขนาดยา 2 ยูนิต
4. ติดตามการตอบสนองของร่างกายต่อปริมาณที่เพิ่มขึ้นด้วยความระมัดระวังเป็นพิเศษ!
5. จากนั้นคุณสามารถเพิ่มขนาดยาเป็น 15-20 ยูนิต ไม่แนะนำให้ใช้ในปริมาณมาก (เป็นที่น่าสังเกตว่าสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับความไวของเนื้อเยื่อต่ออินซูลินนักกีฬาบางคนทนต่ออินซูลินได้ 50-60 ยูนิตอย่างดีและเมื่อรับประทานในปริมาณดังกล่าวเท่านั้น เพิ่มขึ้น แต่สามารถชี้แจงได้เพียงค่อยๆ เพิ่มปริมาณ)
6. ควรสังเกตว่ากระบอกฉีดอินซูลินมีเกล็ดต่างกัน เข็มฉีดยา U-40 ใช้สำหรับฉีดอินซูลินที่มีปริมาณ 40 ยูนิตต่อ 1 มิลลิลิตร เข็มฉีดยา U-100 มีลักษณะคล้ายกับ U-40 มาก แต่ใช้สำหรับยาที่มีอินซูลิน 100 หน่วยต่อ 1 มิลลิลิตร
7. ความถี่ในการฉีดสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่การฉีดวันเว้นวันถือว่าอ่อนโยนที่สุด ควรฉีดทันทีหลังการฝึก (แต่เฉพาะเมื่อสิ้นสุดการฝึกไม่ใช่ช่วงเย็นเท่านั้น กรณีบริโภคอินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้น หากจำเป็นต้องรับประทานอินซูลินหลังออกกำลังกายตอนเย็น ควรฉีดอินซูลินชนิดออกฤทธิ์สั้นพิเศษ) อินซูลินเนื่องจากใช้งานได้เพียง 3 ชั่วโมงและจะมีเวลาหยุดทำงานก่อนเข้านอน) เนื่องจากควรตามด้วยการรับประทานอาหารมื้อใหญ่ทันทีเพื่อให้แน่ใจว่ามีคาร์โบไฮเดรตเข้าสู่เลือด นอกจากนี้อินซูลินยังมีแนวโน้มที่จะยับยั้งกระบวนการ catabolic ที่เกิดจากความเครียดทางร่างกายระหว่างการฝึก ระยะเวลาของหลักสูตรด้วยระบบการปกครองนี้คือ 2-2.5 เดือน
8. คุณสามารถฉีดได้ทุกวันหรือวันละ 2 ครั้ง แต่ควรลดระยะเวลาของหลักสูตรลงเหลือ 1.5-2 เดือน
9. หากคุณกำลังใช้อินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้นเป็นพิเศษ คุณควรฉีดอินซูลินทันทีหลังรับประทานอาหารมื้อใหญ่ที่มีคาร์โบไฮเดรตสูง
10. หากคุณใช้อินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้น คุณควรฉีดอินซูลิน 30 นาทีก่อนรับประทานอาหารมื้อใหญ่ที่มีคาร์โบไฮเดรตสูง
11. สำหรับอินซูลิน 1 หน่วย คุณควรรับประทานคาร์โบไฮเดรต 6 กรัม
12. ฉีดในตำแหน่งต่างๆ เพื่อหลีกเลี่ยงภาวะไขมันผิดปกติ (ความผิดปกติในเนื้อเยื่อไขมันใต้ผิวหนัง)
13. เพื่อให้สำเร็จหลักสูตรนี้ คุณควรรับประทานอาหารที่มีแคลอรีสูง ฝึกความแข็งแกร่ง และใช้โภชนาการการกีฬาเพื่อเพิ่มน้ำหนัก

มาตรการป้องกัน

1. คุณควรเริ่มหลักสูตรด้วยขนาดเล็ก - 5-10 ยูนิตเพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาของร่างกาย
2. ทำการฉีดเข้าใต้ผิวหนังเท่านั้น
3. อย่าฉีดก่อนออกกำลังกาย
4. ไม่ควรฉีดทันทีก่อนนอน
5. หลังฉีด ร่างกายควรได้รับคาร์โบไฮเดรต (ในคนที่มีสุขภาพดี ระดับน้ำตาลในเลือดขณะอดอาหารอยู่ระหว่าง 3 ถึง 5.5 มิลลิโมล/ลิตร อินซูลินแต่ละหน่วยจะลดน้ำตาลในเลือดได้ 2.2 มิลลิโมล/ลิตร หากฉีดอัลตร้า-20 ยูนิต อินซูลินที่ออกฤทธิ์สั้นอาจเกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ
6. ในด้านต่อมไร้ท่อ (ซึ่งรวมถึงอินซูลิน) มีสิ่งที่เรียกว่า "หน่วยขนมปัง" ไม่ว่าผลิตภัณฑ์ชนิดและปริมาณจะเป็นเช่นไรก็ตาม ขนมปัง 1 หน่วยประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรตที่ย่อยได้ 12-15 กรัม ช่วยเพิ่มระดับน้ำตาลในเลือดได้ในปริมาณเท่าเดิม - 2.8 มิลลิโมล/ลิตร - ร่างกายต้องการอินซูลินประมาณ 1.5-2 หน่วยจึงจะดูดซึมได้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับหน่วยวัดการคำนวณนี้ได้บนอินเทอร์เน็ต
7. ตอนนี้เรามาทำคณิตศาสตร์กัน สำหรับอินซูลิน 20 หน่วย คุณควรรับประทานขนมปัง 10-15 หน่วย ซึ่งเท่ากับคาร์โบไฮเดรตสุทธิ 120-150 กรัม เช่น ให้มีขนมปังขาว 300-450 กรัม.

ผลข้างเคียงของอินซูลิน

• ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำหรือระดับน้ำตาลในเลือดลดลงซึ่งนำไปสู่อาการอื่น ๆ ทั้งหมด ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำสามารถป้องกันได้ง่าย
• อาการคันบริเวณที่ฉีด
• โรคภูมิแพ้มีน้อยมาก
• การหลั่งอินซูลินภายนอกลดลงเกิดขึ้นเฉพาะในหลักสูตรระยะยาวเมื่อใช้อินซูลินในปริมาณสูงเท่านั้น
• อินซูลินไม่มีผลเป็นพิษต่อตับหรือไต แต่ไม่ได้ทำให้เกิดความผิดปกติทางเพศ (ความแรง)

บ่งชี้ในการใช้ยาอินซูลิน

โรคเบาหวาน.

ในขนาดเล็ก (5-10 ยูนิต) อินซูลินจะใช้สำหรับโรคตับ (ตับอักเสบ, ระยะเริ่มแรกของโรคตับแข็ง), ภาวะกรด, อ่อนเพลีย, การสูญเสียสารอาหาร, วัณโรคและต่อมไทรอยด์เป็นพิษ

ในการปฏิบัติด้านประสาทจิตเวชอินซูลินจะใช้สำหรับโรคพิษสุราเรื้อรังและระบบประสาทพร่อง (ในปริมาณที่นำไปสู่ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ)

ในด้านจิตเวช - สำหรับการรักษาด้วยอินซูลินโคม่า (ในการรักษาโรคจิตเภทบางรูปแบบสารละลายอินซูลินจะได้รับในปริมาณมากซึ่งเมื่อเพิ่มขนาดยาทีละน้อยจะทำให้เกิดภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำ)

ในด้านผิวหนัง อินซูลินใช้สำหรับรักษาพิษจากเบาหวาน เป็นวิธีการรักษาที่ไม่เฉพาะเจาะจงสำหรับกลาก สิว ลมพิษ โรคสะเก็ดเงิน โรค pyoderma เรื้อรัง และรอยโรคจากยีสต์

ข้อห้ามสำหรับการใช้งานทางการแพทย์

โรคตับอักเสบเฉียบพลัน, ตับอ่อนอักเสบ, โรคไตอักเสบ, นิ่วในไต, แผลในกระเพาะอาหารและลำไส้เล็กส่วนต้น, โรคหัวใจ decompensated

อินซูลินเป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยเปปไทด์สองสาย ก(กรดอะมิโน 21 ชนิด) และ ใน(กรดอะมิโน 30 ชนิด) เชื่อมต่อกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์ โดยรวมแล้ว อินซูลินของมนุษย์ที่โตเต็มที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 51 ตัว และน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 5.7 kDa

สังเคราะห์

อินซูลินถูกสังเคราะห์ในเซลล์ β ของตับอ่อนในรูปของพรีโพรอินซูลิน ที่ปลายเอ็นซึ่งมีลำดับสัญญาณปลายของกรดอะมิโน 23 ตัว ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำของโมเลกุลทั้งหมดเข้าไปในโพรงของเอนโดพลาสมิก ตาข่าย ที่นี่ลำดับส่วนปลายจะถูกแยกออกทันทีและโพรอินซูลินถูกส่งไปยังอุปกรณ์ Golgi ในขั้นตอนนี้โมเลกุลของโปรอินซูลินประกอบด้วย เอ-เชน, B-ห่วงโซ่และ ซี-เปปไทด์(ภาษาอังกฤษ) กำลังเชื่อมต่อ– เครื่องผูก). ในอุปกรณ์ Golgi โพรอินซูลินจะถูกบรรจุเป็นเม็ดหลั่งพร้อมกับเอนไซม์ที่จำเป็นสำหรับการ "เจริญเติบโต" ของฮอร์โมน เมื่อแกรนูลเคลื่อนที่ไปยังพลาสมาเมมเบรน สะพานไดซัลไฟด์จะถูกสร้างขึ้น C-เปปไทด์ที่เชื่อมต่อกัน (กรดอะมิโน 31 ตัว) จะถูกตัดออก และโมเลกุลที่เสร็จสมบูรณ์จะถูกสร้างขึ้น อินซูลิน. ในเม็ดสำเร็จรูปอินซูลินจะอยู่ในสถานะผลึกในรูปแบบของเฮกซาเมอร์ที่เกิดขึ้นโดยมีไอออน Zn 2+ สองตัวเข้าร่วม

การควบคุมการสังเคราะห์และการหลั่ง

การหลั่งอินซูลินเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และประมาณ 50% ของอินซูลินที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ β นั้นไม่เกี่ยวข้องกับการรับประทานอาหารหรืออิทธิพลอื่นๆ ในระหว่างวัน ตับอ่อนจะหลั่งอินซูลินประมาณ 1/5 ของอินซูลินที่มีอยู่

ตัวกระตุ้นหลักการหลั่งอินซูลินคือการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของน้ำตาลในเลือดสูงกว่า 5.5 มิลลิโมล/ลิตร การหลั่งจะถึงระดับสูงสุดที่ 17-28 มิลลิโมล/ลิตร คุณลักษณะของการกระตุ้นนี้คือการหลั่งอินซูลินเพิ่มขึ้นสองเฟส:

• ระยะแรกใช้เวลาประมาณ 5-10 นาที และความเข้มข้นของฮอร์โมนจะเพิ่มขึ้น 10 เท่า หลังจากนั้นปริมาณจะลดลง
• ระยะที่สองเริ่มต้นประมาณ 15 นาทีนับจากเริ่มมีภาวะน้ำตาลในเลือดสูงและดำเนินต่อไปตลอดระยะเวลา ส่งผลให้ระดับฮอร์โมนเพิ่มขึ้น 15-25 เท่า

ยิ่งความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดยังคงอยู่ในระดับสูงนานเท่าใด จำนวนเซลล์ β ที่เกี่ยวข้องกับการหลั่งอินซูลินก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

การเหนี่ยวนำการสังเคราะห์การผลิตอินซูลินเกิดขึ้นตั้งแต่วินาทีที่กลูโคสเข้าสู่เซลล์จนกระทั่งการแปลอินซูลิน mRNA ควบคุมโดยการถอดรหัสยีนอินซูลินที่เพิ่มขึ้น ความคงตัวของอินซูลิน mRNA ที่เพิ่มขึ้น และการแปลอินซูลิน mRNA ที่เพิ่มขึ้น

การเปิดใช้งานการหลั่งอินซูลิน

1. หลังจากที่กลูโคสเข้าสู่ β-เซลล์ (ผ่าน GluT-1 และ GluT-2) จะถูกฟอสโฟรีเลชั่นโดยเฮกโซไคเนส IV (กลูโคไคเนสมีความสัมพันธ์กับกลูโคสต่ำ)
2. ถัดไปกลูโคสจะถูกออกซิไดซ์แบบแอโรบิกและอัตราการออกซิเดชันของกลูโคสเป็นเส้นตรงขึ้นอยู่กับปริมาณของมัน
3. เป็นผลให้เกิด ATP ซึ่งปริมาณนั้นขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของกลูโคสในเลือดโดยตรงด้วย
4. การสะสมของ ATP จะกระตุ้นการปิดช่อง K + ไอออน ซึ่งนำไปสู่การสลับขั้วของเมมเบรน
5. การเปลี่ยนขั้วของเมมเบรนนำไปสู่การเปิดช่อง Ca 2+ ที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้าและการไหลเข้าของไอออน Ca 2+ เข้าไปในเซลล์
6. ไอออน Ca 2+ ที่เข้ามาจะกระตุ้นฟอสโฟไลเปส C และกระตุ้นกลไกการส่งสัญญาณแคลเซียม-ฟอสโฟไลปิดด้วยการก่อตัวของ DAG และอิโนซิทอล ไตรฟอสเฟต (IP 3)
7. การปรากฏตัวของ IF 3 ในไซโตโซลจะเปิดช่อง Ca 2+ ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมซึ่งเร่งการสะสมของไอออน Ca 2+ ในไซโตโซล
8. การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความเข้มข้นของ Ca 2+ ไอออนในเซลล์นำไปสู่การเคลื่อนที่ของเม็ดหลั่งไปยังพลาสมาเมมเบรน, การหลอมรวมกับมันและ exocytosis ของผลึกอินซูลินที่เป็นผู้ใหญ่ออกไปด้านนอก
9. จากนั้น ผลึกจะสลายตัว ไอออน Zn 2+ แยกออกจากกัน และโมเลกุลของอินซูลินที่ออกฤทธิ์จะเข้าสู่กระแสเลือด

โครงการควบคุมการสังเคราะห์อินซูลินภายในเซลล์โดยมีส่วนร่วมของกลูโคส

กลไกการนำที่อธิบายไว้สามารถปรับได้ในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่งภายใต้อิทธิพลของปัจจัยอื่นๆ หลายประการ เช่น กรดอะมิโน กรดไขมัน ฮอร์โมนระบบทางเดินอาหาร และฮอร์โมนอื่นๆ การควบคุมระบบประสาท.

ในบรรดากรดอะมิโนนั้น การหลั่งฮอร์โมนจะได้รับผลกระทบมากที่สุด ไลซีนและ อาร์จินีน. แต่โดยตัวมันเองพวกเขาแทบจะไม่กระตุ้นการหลั่งผลของมันขึ้นอยู่กับการมีน้ำตาลในเลือดสูงเช่น กรดอะมิโนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกลูโคสเท่านั้น

กรดไขมันอิสระยังเป็นปัจจัยที่กระตุ้นการหลั่งอินซูลินแต่เฉพาะเมื่อมีกลูโคสเท่านั้น ในช่วงภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำจะมีผลตรงกันข้ามโดยยับยั้งการแสดงออกของยีนอินซูลิน

ความไวเชิงบวกของการหลั่งอินซูลินต่อการทำงานของฮอร์โมนในทางเดินอาหารนั้นมีเหตุผล - เพิ่มขึ้น(เอนเทอโรกลูคากอนและอินซูลินโนโทรปิกโพลีเปปไทด์ที่ขึ้นกับกลูโคส) โคเลซิสโตไคนิน, ซีเครติน, แกสทริน, โพลีเปปไทด์ยับยั้งกระเพาะอาหาร.

สิ่งสำคัญทางคลินิกและค่อนข้างอันตรายคือการเพิ่มขึ้นของการหลั่งอินซูลินเมื่อสัมผัสเป็นเวลานาน ฮอร์โมนการเจริญเติบโต, แอคธและ กลูโคคอร์ติคอยด์, เอสโตรเจน, โปรเจสติน. สิ่งนี้จะเพิ่มความเสี่ยงของการสูญเสียเซลล์ β การสังเคราะห์อินซูลินลดลง และการเกิดโรคเบาหวานที่พึ่งอินซูลิน สิ่งนี้สามารถสังเกตได้เมื่อใช้ฮอร์โมนเหล่านี้ในการบำบัดหรือในโรคที่เกี่ยวข้องกับการทำหน้าที่เกินปกติ

การควบคุมระบบประสาทของเซลล์ตับอ่อน β รวมถึง อะดรีเนอร์จิกและ โคลิเนอร์จิคระเบียบข้อบังคับ. ความเครียดใดๆ (ความเครียดทางอารมณ์และ/หรือทางกายภาพ ภาวะขาดออกซิเจน อุณหภูมิร่างกายลดลง การบาดเจ็บ แผลไหม้) จะเพิ่มการทำงานของระบบประสาทซิมพาเทติก และยับยั้งการหลั่งอินซูลินเนื่องจากการกระตุ้นการทำงานของตัวรับ α 2 -adrenergic ในทางกลับกัน การกระตุ้นตัวรับ β 2 -adrenergic ทำให้เกิดการหลั่งเพิ่มขึ้น

การหลั่งอินซูลินก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน n.vagus ในทางกลับกันอยู่ภายใต้การควบคุมของไฮโปทาลามัสซึ่งมีความไวต่อความเข้มข้นของน้ำตาลในเลือด

เป้าหมาย

ตัวรับอินซูลินพบได้ในเซลล์เกือบทั้งหมดของร่างกาย ยกเว้นเซลล์ประสาท แต่ในปริมาณที่แตกต่างกัน เซลล์ประสาทไม่มีตัวรับอินซูลิน เพราะ... อย่างหลังก็ไม่ทะลุอุปสรรคเลือดและสมอง

ความเข้มข้นสูงสุดของตัวรับจะสังเกตได้บนเยื่อหุ้มเซลล์ตับ (100,000-200,000 ต่อเซลล์) และ adipocytes (ประมาณ 50,000 ต่อเซลล์) เซลล์กล้ามเนื้อโครงร่างมีตัวรับประมาณ 10,000 ตัวและเม็ดเลือดแดงมีตัวรับเพียง 40 ตัวต่อเซลล์

กลไกการออกฤทธิ์

เมื่ออินซูลินจับกับตัวรับ มันก็จะถูกกระตุ้น โดเมนเอนไซม์ตัวรับ เนื่องจากเขามี ไทโรซีนไคเนสกิจกรรมมัน phosphorylates โปรตีนในเซลล์ - สารตั้งต้นของตัวรับอินซูลิน การพัฒนาเพิ่มเติมถูกกำหนดโดยสองทิศทาง: กลไกการออกฤทธิ์ของ MAP kinase และกลไกการออกฤทธิ์ของ phosphatidylinositol 3-kinase

เมื่อเปิดใช้งานแล้ว ฟอสฟาติดิลโนซิทอล 3-ไคเนสผลลัพธ์ของกลไก ผลกระทบอย่างรวดเร็ว– การกระตุ้น GluT-4 และการเข้าสู่กลูโคสเข้าสู่เซลล์, การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเอนไซม์ “เมตาบอลิซึม” – TAG ไลเปส, ไกลโคเจนซินเทส, ไกลโคเจนฟอสโฟรีเลส, ไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสไคเนส, อะซิติล-SCoA คาร์บอกซิเลสและอื่น ๆ

เมื่อนำไปปฏิบัติ แมปไคเนสกลไก (ภาษาอังกฤษ) โปรตีนที่กระตุ้นการทำงานของไมโทเจน) ได้รับการควบคุม เอฟเฟกต์ช้า– การเพิ่มจำนวนและการแยกเซลล์ กระบวนการอะพอพโทซิสและการต่อต้านอะพอพโทซิส

สองกลไกการออกฤทธิ์ของอินซูลิน

ความเร็วของผลกระทบของอินซูลิน

ผลกระทบทางชีวภาพของอินซูลินแบ่งตามความเร็วของการพัฒนา:

เอฟเฟกต์เร็วมาก (วินาที)

ผลกระทบเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลง การขนส่งผ่านเมมเบรน:

1. การเปิดใช้งาน Na + /K + -ATPase ซึ่งทำให้เกิดการปลดปล่อย Na + ไอออนและการเข้าสู่ K + ไอออนเข้าไปในเซลล์ซึ่งนำไปสู่การ ไฮเปอร์โพลาไรซ์เยื่อหุ้มเซลล์ที่ไวต่ออินซูลิน (ยกเว้นเซลล์ตับ)

2. การเปิดใช้งานตัวแลกเปลี่ยน Na + /H + บนเยื่อไซโตพลาสซึมของเซลล์จำนวนมาก และการปล่อยไอออน H + ออกจากเซลล์เพื่อแลกกับไอออน Na + ผลกระทบนี้มีความสำคัญต่อการเกิดโรคของความดันโลหิตสูงในเบาหวานชนิดที่ 2

3. การยับยั้งเมมเบรน Ca 2+ -ATPase ทำให้เกิดการกักเก็บไอออน Ca 2+ ไว้ในไซโตโซลของเซลล์

4. การปล่อยตัวขนส่งกลูโคส GluT-4 ไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ของ myocytes และ adipocytes และเพิ่มปริมาตรของการขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์ 20-50 เท่า

เอฟเฟกต์ด่วน (นาที)

เอฟเฟกต์ด่วนรวมถึงการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ฟอสโฟรีเลชั่นและ การลดระดับฟอสฟอรัสเอนไซม์เมตาบอลิซึมและโปรตีนควบคุม

ตับ

• การเบรกผลของอะดรีนาลีนและกลูคากอน (ฟอสโฟไดเอสเทอเรส)
• การเร่งความเร็ว ไกลโคเจนเจเนซิส(ไกลโคเจนซินเทส)
• การเปิดใช้งาน ไกลโคไลซิส
• การแปลงไพรูเวตเป็น อะเซทิล-SCoA(พีวีซี ดีไฮโดรจีเนส),
• ได้รับ การสังเคราะห์กรดไขมัน(อะซิติล-SCoA คาร์บอกซิเลส)
• รูปแบบ วีแอลดีแอล,
• การส่งเสริม การสังเคราะห์คอเลสเตอรอล(HMG-SCoA รีดักเตส),

กล้ามเนื้อ

• การเบรกผลของอะดรีนาลีน (ฟอสโฟไดเอสเทอเรส)
• กลูที-4),
• การกระตุ้น ไกลโคเจนเจเนซิส(ไกลโคเจนซินเทส)
• การเปิดใช้งาน ไกลโคไลซิส(ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส, ไพรูเวตไคเนส),
• การแปลงไพรูเวตเป็น อะเซทิล-SCoA(พีวีซี ดีไฮโดรจีเนส),
• ช่วยเพิ่มการขนส่งของสารเป็นกลาง กรดอะมิโนเข้าสู่กล้ามเนื้อ
• กระตุ้น ออกอากาศ(การสังเคราะห์โปรตีนไรโบโซม)

เนื้อเยื่อไขมัน

• กระตุ้นการขนส่งกลูโคสเข้าสู่เซลล์ (activation กลูท-4),
• กระตุ้นการกักเก็บกรดไขมันในเนื้อเยื่อ ( ไลโปโปรตีนไลเปส),
• การเปิดใช้งาน ไกลโคไลซิส(ฟอสโฟฟรุกโตไคเนส, ไพรูเวตไคเนส),
• ได้รับ การสังเคราะห์กรดไขมัน(การกระตุ้นของอะซิติล-SCoA คาร์บอกซิเลส)
• สร้างโอกาสให้กับ TAG ถุงน่อง(การยับยั้งเอนไซม์ไลเปสที่ไวต่อฮอร์โมน)

เอฟเฟกต์ช้า (นาทีถึงชั่วโมง)

ผลกระทบที่ช้าประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงอัตราการถอดรหัสของยีนสำหรับโปรตีนที่รับผิดชอบต่อเมแทบอลิซึม การเจริญเติบโตของเซลล์ และการแบ่งตัว ตัวอย่างเช่น

1. การเหนี่ยวนำการสังเคราะห์เอนไซม์ในตับ

• กลูโคไคเนสและไพรูเวตไคเนส (ไกลโคไลซิส)
• ATP ซิเตรตไลเอส, อะซิติล SCoA คาร์บอกซิเลส, กรดไขมันสังเคราะห์, ไซโตซิลิก มาเลต ดีไฮโดรจีเนส ( การสังเคราะห์กรดไขมัน),
• กลูโคส-6-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนส ( ทางเดินเพนโตสฟอสเฟต),

2. การเหนี่ยวนำใน adipocytes การสังเคราะห์กลีเซอรัลดีไฮด์ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนสและการสังเคราะห์กรดไขมัน

3. การปราบปรามการสังเคราะห์ mRNA เช่น สำหรับ PEP carboxykinase (gluconeogenesis)

4. จัดให้มีกระบวนการ การออกอากาศเพิ่มซีรีนฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีนไรโบโซม S6

เอฟเฟกต์ช้ามาก (ชั่วโมงต่อวัน)

ผลกระทบที่ช้ามากเกิดขึ้นได้จากการสร้างเซลล์และการสืบพันธุ์ของเซลล์ ตัวอย่างเช่นผลกระทบเหล่านี้ได้แก่

1. เพิ่มการสังเคราะห์ somatomedin ในตับโดยขึ้นอยู่กับฮอร์โมนการเจริญเติบโต

2. เพิ่มการเจริญเติบโตและการแพร่กระจายของเซลล์โดยทำงานร่วมกับโซมาโตเมดิน

3. การเปลี่ยนผ่านของเซลล์จากระยะ G1 ไปเป็นระยะ S ของวัฏจักรเซลล์

เป็นกลุ่มของเอฟเฟกต์ช้าที่อธิบาย "ความขัดแย้ง" ของการมีอยู่ของการดื้อต่ออินซูลินใน adipocytes (ในเบาหวานประเภท 2) และการเพิ่มขึ้นของมวลเนื้อเยื่อไขมันพร้อมกันและการเก็บไขมันในนั้นภายใต้อิทธิพลของน้ำตาลในเลือดสูง และอินซูลิน

การปิดใช้งานอินซูลิน

การกำจัดอินซูลินออกจากการไหลเวียนเกิดขึ้นหลังจากการจับกับตัวรับและการทำให้เป็นภายในภายหลัง (endocytosis) ของคอมเพล็กซ์ตัวรับฮอร์โมนส่วนใหญ่อยู่ใน ตับและ กล้ามเนื้อ. หลังจากการดูดซึม สารเชิงซ้อนจะถูกทำลายและโมเลกุลโปรตีนจะถูกสลายไปเป็นกรดอะมิโนอิสระ ตับจับและทำลายอินซูลินได้ถึง 50% ในช่วงแรกที่เลือดไหลออกจากตับอ่อน ใน ไตอินซูลินจะถูกกรองเข้าไปในปัสสาวะปฐมภูมิ และหลังจากการดูดซึมกลับเข้าไปในท่อใกล้เคียง จะถูกทำลาย

พยาธิวิทยา

ภาวะ Hypofunction

เบาหวานชนิดพึ่งอินซูลินและไม่พึ่งอินซูลิน เพื่อวินิจฉัยโรคเหล่านี้คลินิกจะใช้การทดสอบความเครียดและการกำหนดความเข้มข้นของอินซูลินและ C-peptide