Инсулин – Какво е? Стойности, действие: анализ на 37 проучвания

Инсулинът, e основен полипептиден хормон, които действа на целият организъм.

Секретиран от β-клетките в панкреаса, инсулинът взаимодейства с глюкагона, като така поддържа оптимални нива на кръвната захар ¹Vecchio I., Tornali C., Bragazzi NL, Martini M. Откриването на инсулина: важен крайъгълен камък в историята на медицината. Отпред. Ендокринол. 2018 г.; 9 :613. doi: 10.3389/fendo.2018.00613. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] .

Тази статия дава изчерпателна информация на пациенти и лекари заинсулина, от действието му за регулирането на глюкозата до въздействието му върху различни органи.

Статията се задълбочава в скорошни 37 медициски проучвания на тема инсулин и неговите ефекти срещу заболявания.

Тук ще научите отговорите на въпроси, като: Какво представлява инсулина?, Какво е инсулинова резистентност?, Какви са референтни стойности на инсулина? и още отоговори на най-честите Ви въпроси.

Какво представлява инсулина ?

Инсулинът е пептиден хормон, секретиран от β-клетките на панкреаса.

Той играе решаваща роля в поддържането на нормални нива на кръвната захар, чрез улесняване на клетъчното усвояване на глюкозата, регулиране на въглехидратния, липидния и протеиновия метаболизъм и насърчаване на клетъчното делене и растеж.

Метаболизмът на глюкозата започва, чрез приема на храна, което води до едновременно повишено производство на инсулин от β-клетките и намалена секреция на глюкагон от α-клетки, за да се върнат нивата на серумната глюкоза до нормалните ²Kaufman BA, Li C., Soleimanpour SA Митохондриална регулация на бета-клетъчната функция: Поддържане на импулса за освобождаване на инсулин. Mol. Asp. Med. 2015 г.; 42 :91-104. doi: 10.1016/j.mam.2015.01.004. [ PMC  ] [ PubMed ]

Исулиновият дефицит прави невъзможно клетките да използват глюкозата като източник на енергия; следователно високите концентрации на глюкоза в кръвния поток водят до състояние, известно като хипергликемия ³Vasiljevic J., Torkko JM, Knoch KP, Solimena M. Създаването на инсулин при здраве и болест. Диабетология. 2020 г.; 63 : 1981-1989. doi: 10.1007/s00125-020-05192-7. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] 

Какво е инсулинова резистентност?

Инсулиновата резистентност се характеризира с намален биологичен отговор на нормално или повишено ниво на инсулин, което често води до нарушена чувствителност към инсулин-медиирано изхвърляне на глюкоза ⁴Cefalu WT. Инсулинова резистентност: клетъчни и клинични концепции. Exp Biol Med (Maywood) 2001; 226 :13–26. [ PubMed ] [ Google Scholar ].

Това състояние е отличителен белег на различни метаболитни нарушения, като:

Компенсаторна хиперинсулинемия:

Компенсаторна хиперинсулинемия възниква, когато панкреатичната β-клетъчна секреция се увеличи, за да се противодейства на периферната инсулинова резистентност в мускулите и мастната тъкан. Повишените нива на инсулин имат за цел да поддържат нормални нива на кръвната захар при намалена чувствителност.

Синдром на инсулинова резистентност:

Синдромът на инсулинова резистентност обхваща група от аномалии и свързани с тях физически въздействия, по-често наблюдавани при индивиди с инсулинова резистентност.

Тъканно-специфичните разлики в инсулиновата зависимост и чувствителността допринасят за разнообразните прояви на този синдром ⁵Reaven G. Метаболитният синдром или синдромът на инсулинова резистентност? Различни имена, различни концепции и различни цели. Endocrinol Metab Clin North Am. 2004 г.; 33 :283-303. [ PubMed ] [ Google Scholar ].

Метаболитен синдром:

Метаболитният синдром е клинична диагностична единица, идентифицираща лица с висок риск от сърдечно-съдова заболеваемост, свързана с инсулинова резистентност.

Този синдром включва комбинация от рискови фактори като абдоминално затлъстяване, повишено кръвно налягане, повишена глюкоза на гладно и необичайни липидни профили.

Какви са референтни стойности на инсулина?

Референтните стойности на инсулина могат леко да варират в различните лаборатории и могат да бъдат повлияни от фактори като механизмините по които се првят изледванията:

Общите референтни граници на инсулин на гладно:

Нормален диапазон: 2,6 до 24,9 микромеждународни единици на милилитър (µIU/mL) или 18–173 пикомола на литър (pmol/L).

Важно е да се отбележи, че референтните стойности може да се различават и тълкуването на нивата на инсулин често зависи от различни фактори, включително медицинската история на пациента, цялостното здраве и специфичния контекст на оценката.

Освен това, анормалните нива на инсулин може да са само един аспект, който се взема предвид при по-широката оценка на метаболитното здраве, особено когато се оценяват състояния като инсулинова резистентност или диабет.

История на инсулина

През 1889 г. немски учени Минковски и фон Меринг провеждат експерименти с животни, отбелязвайки, че пълната панкреатектомия води до тежък диабет ⁶Bliss M. Историята на инсулиновата грижа за диабета. 1993 г.; 16 (Допълнение 3): 4–7. [ PubMed ] [ Google Scholar ].

Тогава се появява хипотезата, че вещество от панкреаса контролира метаболизма. След различни опити за изолиране на това вещество, инсулинът най-накрая е бил открит, изолиран и направен терапевтично достъпен през 1921 г.

Тази новаторска работа, ръководена от хирурга от Торонто Бантинг и екип, им носи Нобелова награда през 1923 г. ⁷Bliss M. Историята на инсулиновата грижа за диабета. 1993 г.; 16 (Допълнение 3): 4–7. [ PubMed ] [ Google Scholar ].

Структура и химични свойства на инсулина

Инсулинът, идентифициран като полипептид през 1928 г., е дипептид, съдържащ А и В вериги, свързани с дисулфидни мостове.

Състои се от 51 аминокиселини с молекулно тегло 5802. А и В веригите са свързани с две дисулфидни връзки ⁸Домашен PD. Инсулинова терапия. В: Alberti KGMM, Zimmet P, Defronzo RA editors & Keen H (Hon) editor International Textbook of Diabetes Mellitus (2- ^ро издание) John Wiley & Sons, New York; 1997 p. 899–928. ( Списък с реф) .

Проинсулинът, прекурсорът, включва свързващ пептид, свързващ А и В веригите.

Синтез и освобождаване на инсулин

Инсулинът е кодиран на хромозома 117 ⁹Schroder D, Zuhlke H. Генна технология, характеризиране на инсулиновия ген и връзката с изследването на диабета. Ендокринология. 1982 г.; 79 :197-209. [ PubMed ] [ Google Scholar ] и се синтезира в β-клетките на панкреаса като проинсулин.

Синтезът включва рибозоми, ендоплазмен ретикулум (RER) и апарат на Голджи. Инсулиновата секреция е пулсираща и се характеризира с ултрадианни колебателни модели.

Различни фактори, включително глюкоза, аминокиселини, мастни киселини, ацетилхолин и други агонисти, влияят върху биосинтезата и секрецията на инсулин.

Механизми на секреция на инсулин

Повишените нива на глюкоза предизвикват „първата фаза“ на инсулиновата секреция, включваща глюкокиназа, К+-АТР канали, деполяризация на мембраната и повишена вътреклетъчна концентрация на калций.

Други медиатори, като ацетилхолин, VIP, PACAP, GLP-1 и GIP, играят роля във втората фаза на глюкозо-медиираната инсулинова секреция.

Сложните механизми на секрецията на инсулин отразяват неговата основна роля в усвояването и метаболизма на глюкозата.

Разбирането на тези концепции е от съществено значение за разбирането на физиологичните и патологичните аспекти на инсулина и неговата роля в метаболитното здраве.

Физиологични роли в различните органи

Основната мисия на инсулина е да регулира енергийното снабдяване на тялото, като осигурява баланс на нивата на хранителните микроелементи по време на хранене.  Burks DJ, White MF IRS протеини и бета-клетъчна функция. Диабет. 2001 г.; 50 (Допълнение 1): S140–S145. doi: 10.2337/diabetes.50.2007.S140. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ].

Нека проучим основните му роли в ключови органи:

Роля на инсулина в регулирането на чернодробната функция

Черният дроб се очертава като епицентър на действието на инсулина, влияещ върху хомеостазата на хранителните вещества, синтеза на гликоген и превръщането на излишната глюкоза в мастни киселини.

Основни физиологични роли на инсулина в черния дроб, мастната тъкан и скелетните мускули. 

След производството и освобождаването от β-клетките на панкреаса, инсулинът навлиза в кръвния поток, за да достигне в крайна сметка до всички други органи. 

В черния дроб инсулинът подпомага транспортирането на глюкоза от кръвта в хепатоцитите, където тя се превръща допълнително в гликоген, мастни киселини и триглицериди. ¹⁰ Alves-Bezerra M., Cohen DE Метаболизъм на триглицеридите в черния дроб. компр. Physiol. 2017 г.; 8 :1–8. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] 

Може да го видите в тази графика:

Сложната връзка на инсулина с чернодробната функция включва както преки, така и непреки механизми, влияещи върху производството на глюкоза и метаболизма на мазнините.

Роля на инсулина в регулирането на функцията на скелетната мускулатура

Скелетните мускули, разчитат в голяма степен на инсулин за усвояване на глюкоза и енергиен метаболизъм.

Контролът на инсулина върху нивата на глюкозата и въздействието му върху мускулната сила са критични, особено при хора с диабет тип 2.

Роля на инсулина в регулирането на функцията на мастната тъкан

Мастната тъкан, жизненоважен енергиен запас, играе важна роля при действието на инсулина за използване на глюкозата.

Инсулинът регулира развитието и диференциацията на мастните клетки, като влияе върху използването и съхранението на липидите.

Ендотелиум и васкулатура

Влиянието на инсулина се простира до ендотела, като влияе върху бионаличността на азотен оксид, оксидативния стрес и съдовата функция.

Роля на инсулина върху човешкият мозък

Противно на ранните вярвания, инсулинът влияе върху усвояването на глюкоза в определени области на мозъка, като влияе върху пластичността на невроните, обработката на паметта и паметта ¹¹Hom FG, Goodner CJ, Berrie MA [3H]2-дезоксиглюкоза метод за сравняване на скоростите на метаболизма на глюкозата и инсулиновите отговори сред тъканите на плъх in vivo. Валидиране на модела и липсата на инсулинов ефект върху мозъка. Диабет. 1984 г.; 33 :141-152. doi: 10.2337/diab.33.2.141. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ] .

Бъбреци

Действията на инсулина в бъбреците се простират отвъд метаболитните процеси, с отражение върху бъбречната хомеостаза.

Наскоро медициски проучвания, започнаха да изследват физиологичното значение на IR на бъбреците. 

При модели на плъхове с диабет и инсулин-резистентност, намалената експресия на IRs и фосфорилирани IRs се наблюдава в бъбречните епителни клетки.

 Диета с високо съдържание на мазнини намалява експресията на IR в бъбречната кора на мишки, а моделите на плъхове с диабет тип 1 и пациентите с диабет тип 2 показват намалена експресия на IR в бъбреците ¹²Gatica R., Bertinat R., Silva P., Carpio D., Ramirez MJ, Slebe JC, San Martin R., Nualart F., Campistol JM, Caelles C., et al. Променена експресия и локализация на инсулинов рецептор в проксимални тубулни клетки от диабетен бъбрек на хора и плъхове. J. Cell. Biochem. 2013; 114 :639-649. doi: 10.1002/jcb.24406. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ] .

Кои са научно доказаните средства за лечение на диабет ?

В сферата на лечението на диабет и нефропатия подход е от решаващо значение за забавяне на прогресията на бъбречните заболявания.

Комбинираните усилия на нефролози, диабетолози, диетолози и опитни специалисти по диабет имат за цел да се справят с различни аспекти на превенцията и лечението му.

Последните проучвания предполагат обещаващи пътища в таргетната терапия с инсулин:

Метформин и AMPK сигнални пътища

Метформинът, широко използвано лекарство, проявява защитни свойства срещу бъбречни заболявания.

Той активира аутофагията и AMP-активираната протеин киназа (AMPK) сигнални пътища, допринасяйки за бъбречната защита ¹³Pan Q., Lu X., Zhao C., Liao S., Chen X., Guo F., Yang C., Liu HF Метформин: Актуализираното защитно свойство при бъбречно заболяване. Стареене. 2020 г.; 12 :8742-8759. doi: 10.18632/стареене.103095. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] [ CrossRef ].

Действието на метформин включват намаляване на чревната абсорбция на глюкоза и чернодробната гликогенеза, като по този начин подобрява усвояването на глюкозата в периферните тъкани и повишава инсулиновата чувствителност.

Сулфонилуреи

Сулфонилурейните са клас лекарства, свързващи се със сулфонилурейните рецептори, като действат върху панкреатичните β клетки, което води до повишена секреция на инсулин.

Този ефект може да допринесе за хипогликемия и подобрен гликемичен контрол ¹⁴Nathan DM, Buse JB, Davidson MB, Ferrannini E., Holman RR, Sherwin R., Zinman B. Медицинско управление на хипергликемия при диабет тип 2: Консенсусен алгоритъм за започване и коригиране на терапията: Консенсусно изявление на Американската диабетна асоциация и Европейската асоциация за изследване на диабета. Грижи за диабет. 2009 г.; 32 :193-203. doi: 10.2337/dc08-9025. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ].

Инхибитори на натриево-глюкозен котранспортер 2 (SGLT2)

SGLT2 инхибиторите намаляват абсорбцията на глюкоза от бъбреците, което води до повишена екскреция на глюкоза и значително намаляване на нивата на хемоглобин A1c.

Тиазолидиндиони

Тиазолидиндионите, действащи като агонисти на рецептор-гама (PPARγ), активиран от пероксизомен пролифератор, подобряват инсулиновата чувствителност, без да предизвикват хипогликемия.

Те са свързани с намаляване на нивата на A1c и се използват при лечение на хронично бъбречно заболяване.

Алфа-глюкозидазни инхибитори

Инхибиторите на алфа-глюкозидазата възпрепятстват разграждането на олиго- и дизахаридите в тънките черва, като намаляват абсорбцията на въглехидрати и забавят абсорбцията на глюкоза след хранене.

Ресвератрол

Ресвератролът, съединение с доказани ползи за здравето, проявява нефропротективни ефекти.

Проучванията показват ролята му за повишаване на нивата на мРНК на AdipoR1, което допринася за потенциала му в управлението на диабетна нефропатия.

Други биоактивни агенти

Различни биоактивни агенти, като 3β-тараксерол, галова киселина и мангиферин, са показали потенциал за повлияване на функцията на панкреаса, засилване на секрецията на инсулин и управление на диабетни усложнения.

Ванадиев комплекс

Орално прилаганият ванадиев комплекс показа обещаващи резултати, допринасяйки за нормогликемия, подобрени нива на антиоксиданти и намалени маркери за диабетни усложнения в експериментални модели.

Използвани в търговската мрежа антидиабетни лекарства

Няколко налични в търговската мрежа антидиабетни лекарства, като акарбоза, миглитол, саксаглиптин, дапаглифлозин, глимепирид, инсулин аспарт, бромокриптин и алоглиптин, проявяват различни антидиабетни свойства и се използват за намаляване на нивата на кръвната захар при пациенти с диабет тип 2.

В заключение, тези скорошни проучвания представят разнообразен набор от терапевтични възможности, подчертавайки важността на персонализираните и всеобхватни подходи при управлението на диабета и свързаните с него усложнения.

Продължаващите изследвания в тази динамична област са обещаващи за по-нататъшни иновации в целевите терапии, сигнализиращи за инсулин.

Какво се случва, ако имам твърде много инсулин?

Хората с диабет тип 1 получават лекарства, включително лечение с инсулин, за да понижат високите си глюкозни нива.

Ако обаче човек случайно инжектира твърде много инсулин, клетките ще вземат твърде много глюкоза от кръвта.

Това води до необичайно ниски нива на кръвната глюкоза (хипогликемия).

Тялото реагира на хипогликемия чрез освобождаване на съхраняваната глюкоза от черния дроб в опит да се върнат нормалните нива.

Въпреки това, постоянно ниските нива на глюкозата в кръвта могат да накарат човек да се почувства зле.

За разлика от другите клетки в тялото, нервните клетки зависят почти изцяло от глюкозата като източник на енергия.

Когато нивото на глюкозата е твърде ниско, повечето от симптомите са резултат от това, че тези нерви не функционират правилно.

Мозъкът е особено засегнат от ниските нива на глюкозата. Симптомите включват замаяност, объркване и дори кома при тежки случаи.

В допълнение, тялото отправя реакция на „отблъскване“ чрез специализиран набор от нерви, наречен симпатикова нервна система. Това предизвиква сърцебиене, изпотяване, глад, тревожност, тремор и блед тен.

Какво се случва, ако имам твърде малко инсулин?

Това обикновено се наблюдава при хора с  диабет тип 1 в сравнение.

При някои хора панкреасът не може да произвежда достатъчно инсулин, например в състояние, наречено диабет тип 1.

Това състояние се причинява, когато бета клетките, които произвеждат инсулин, са унищожени.

С твърде малко инсулин тялото вече не може да премества глюкозата от кръвта в клетките, което води до високи нива на кръвната глюкоза.

Ако нивото на глюкозата е достатъчно високо, излишната глюкоза се разсипва в урината.

Това вкарва допълнителна вода в урината, което води до по-често уриниране и жажда.

Това води до дехидратация, което може да предизвика объркване. Освен това, с твърде малко инсулин, клетките не могат да приемат глюкоза за енергия.

Други източници на енергия (като мазнини и мускули) са необходими за осигуряването на тази енергия.

Това прави тялото уморено и може да доведе до загуба на тегло.

Ако това продължава, пациентите могат да станат много болни. В крайна сметка, това може да доведе до кома и смърт, ако не се потърси лекарска помощ.

Диабетът тип 2 може да бъде причинен от два фактора. Първо, бета-клетките на пациента може да имат нарушена способност да произвеждат инсулин.

Това означава, че докато се произвежда някакъв инсулин, това не е достатъчно за нуждите на тялото.

Второ, инсулиновите рецептори, които позволяват на инсулина да оказва влияние върху отделни клетки, стават нечувствителни и спират да отговорят на инсулина в кръвния поток.

Комбинацията от тези фактори води до подобни симптоми, каквито се наблюдават при диабет тип 1.

zdraveplus.com има строга Редакционна политика и разчита на рецензирани научни проучвания, академични изследователски институции и медицински асоциации:

1. Vecchio I., Tornali C., Bragazzi NL, Martini M. Откриването на инсулина: важен крайъгълен камък в историята на медицината. Отпред. Ендокринол. 2018 г.; 9 :613. doi: 10.3389/fendo.2018.00613. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ]
2. Kaufman BA, Li C., Soleimanpour SA Митохондриална регулация на бета-клетъчната функция: Поддържане на импулса за освобождаване на инсулин. Mol. Asp. Med. 2015 г.; 42 :91-104. doi: 10.1016/j.mam.2015.01.004. [ PMC  ] [ PubMed ]
3. Vasiljevic J., Torkko JM, Knoch KP, Solimena M. Създаването на инсулин при здраве и болест. Диабетология. 2020 г.; 63 : 1981-1989. doi: 10.1007/s00125-020-05192-7. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] 
4. Cefalu WT. Инсулинова резистентност: клетъчни и клинични концепции. Exp Biol Med (Maywood) 2001; 226 :13–26. [ PubMed ] [ Google Scholar ]
5. Reaven G. Метаболитният синдром или синдромът на инсулинова резистентност? Различни имена, различни концепции и различни цели. Endocrinol Metab Clin North Am. 2004 г.; 33 :283-303. [ PubMed ] [ Google Scholar ]
6. Bliss M. Историята на инсулиновата грижа за диабета. 1993 г.; 16 (Допълнение 3): 4–7. [ PubMed ] [ Google Scholar ]
7. Bliss M. Историята на инсулиновата грижа за диабета. 1993 г.; 16 (Допълнение 3): 4–7. [ PubMed ] [ Google Scholar ]
8. Домашен PD. Инсулинова терапия. В: Alberti KGMM, Zimmet P, Defronzo RA editors & Keen H (Hon) editor International Textbook of Diabetes Mellitus (2- ^ро издание) John Wiley & Sons, New York; 1997 p. 899–928. ( Списък с реф)
9. Schroder D, Zuhlke H. Генна технология, характеризиране на инсулиновия ген и връзката с изследването на диабета. Ендокринология. 1982 г.; 79 :197-209. [ PubMed ] [ Google Scholar ]
10. Burks DJ, White MF IRS протеини и бета-клетъчна функция. Диабет. 2001 г.; 50 (Допълнение 1): S140–S145. doi: 10.2337/diabetes.50.2007.S140. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]
11. Alves-Bezerra M., Cohen DE Метаболизъм на триглицеридите в черния дроб. компр. Physiol. 2017 г.; 8 :1–8. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] 
12. Hom FG, Goodner CJ, Berrie MA [3H]2-дезоксиглюкоза метод за сравняване на скоростите на метаболизма на глюкозата и инсулиновите отговори сред тъканите на плъх in vivo. Валидиране на модела и липсата на инсулинов ефект върху мозъка. Диабет. 1984 г.; 33 :141-152. doi: 10.2337/diab.33.2.141. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ] 
13. Gatica R., Bertinat R., Silva P., Carpio D., Ramirez MJ, Slebe JC, San Martin R., Nualart F., Campistol JM, Caelles C., et al. Променена експресия и локализация на инсулинов рецептор в проксимални тубулни клетки от диабетен бъбрек на хора и плъхове. J. Cell. Biochem. 2013; 114 :639-649. doi: 10.1002/jcb.24406. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]
14. Pan Q., Lu X., Zhao C., Liao S., Chen X., Guo F., Yang C., Liu HF Метформин: Актуализираното защитно свойство при бъбречно заболяване. Стареене. 2020 г.; 12 :8742-8759. doi: 10.18632/стареене.103095. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] [ CrossRef ]
15. Nathan DM, Buse JB, Davidson MB, Ferrannini E., Holman RR, Sherwin R., Zinman B. Медицинско управление на хипергликемия при диабет тип 2: Консенсусен алгоритъм за започване и коригиране на терапията: Консенсусно изявление на Американската диабетна асоциация и Европейската асоциация за изследване на диабета. Грижи за диабет. 2009 г.; 32 :193-203. doi: 10.2337/dc08-9025. [ PMC безплатна статия ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]