Insulina — co to jest? Hormon regulujący poziom glukozy i metabolizm
Insulina – kluczowy hormon trzustki regulujący poziom glukozy i metabolizm. Dowiedz się o mechanizmach, roli w cukrzycy i wpływie na zdrowie.
Insulina jest hormonem wytwarzanym przez trzustkę w organizmie, który kontroluje poziom glukozy we krwi.
Osoby, które nie mogą produkować insuliny w swoim organizmie, lub które produkują ją, ale ich organizm nie może jej właściwie używać, cierpią na cukrzycę. Kiedy poziom glukozy we krwi spada poniżej pewnego poziomu, organizm ludzki zaczyna używać zmagazynowanego cukru jako źródła energii poprzez glikogenolizę. Ten proces rozbija glikogen przechowywany w wątrobie i mięśniach w glukozę, która może wtedy używać jako źródło energii. Insulina jest centralnym mechanizmem kontroli metabolicznej. Insulina jest również wykorzystywana jako sygnał kontrolny dla innych układów organizmu (np. pobieranie aminokwasów przez komórki organizmu). Ponadto, ma ona kilka innych efektów anabolicznych w całym organizmie. Insulina wpływa na podatność naczyń krwionośnych i ich poznawanie.
Ludzka insulina jest hormonem peptydowym składającym się z 51 aminokwasów i ma masę cząsteczkową 5808 Da. Wysepki Langerhansa w trzustce produkują insulinę. Nazwa pochodzi od łacińskiego słowa insula oznaczającego "wyspę". Struktura insuliny różni się nieco w zależności od gatunku zwierząt. Insulina pochodząca z różnych źródeł zwierzęcych ma różny wpływ na proces metabolizmu ludzkich węglowodanów. Insulina pochodząca od świń jest szczególnie zbliżona do ludzkiej wersji insuliny. Tak więc osoby chore na cukrzycę mogą przyjmować insulinę pozyskiwaną ze świń zamiast produkować własną insulinę.
Jak działa insulina?
Insulina działa jako kluczowy regulator metabolizmu węglowodanów, białek i tłuszczów. Po wydzieleniu przez komórki beta wysp Langerhansa, insulina łączy się z receptorem insulinowym na powierzchni komórek mięśniowych, tłuszczowych i wątroby. To uruchamia kaskadę sygnałową, która m.in.:
- zwiększa wychwyt glukozy przez komórki (w mięśniach i tkance tłuszczowej przez transporter GLUT4),
- stymuluje syntezę glikogenu (w wątrobie i mięśniach),
- hamuje glukoneogenezę i rozpad glikogenu w wątrobie,
- stymuluje syntezę białek i hamuje ich rozpad (działanie anaboliczne),
- hamuje lipolizę w tkance tłuszczowej i sprzyja magazynowaniu tłuszczu,
- wpływa na funkcję śródbłonka naczyń krwionośnych — m.in. przez modulację produkcji tlenku azotu, co może powodować rozszerzanie naczyń.
Mechanizm wydzielania
Wydzielanie insuliny jest ściśle zależne od stężenia glukozy we krwi. W komórkach beta glukoza jest metabolizowana, co podnosi stosunek ATP/ADP, zamyka kanały potasowe zależne od ATP (KATP), powoduje depolaryzację błony, napływ jonów wapnia i egzocytozę pęcherzyków zawierających insulinę. Oprócz glukozy, wydzielanie insuliny stymulują także niektóre aminokwasy, hormony inkretynowe (np. GLP‑1) oraz parasympatyczny układ nerwowy.
Budowa i biosynteza
Insulina powstaje najpierw jako proinsulina — peptyd zawierający łańcuch A, łańcuch B oraz peptyd łączący zwany C‑peptydem. W procesie dojrzewania C‑peptyd jest odcinany i uwalniany razem z aktywną insuliną w stosunku 1:1. Pomiar stężenia C‑peptydu pomaga ocenić endogenną produkcję insuliny (np. odróżnienie insulinozależności od przyjmowania insuliny egzogennej).
Insulina w lecznictwie
Terapia insuliną jest niezbędna u osób z typem 1 cukrzycy i bywa stosowana w typie 2 cukrzycy, gdy kontrola glikemii nie jest możliwa samymi lekami doustnymi. Współczesne insuliny to m.in.:
- insuliny krótkodziałające i szybko działające analogi (np. insulina lispro, aspart) — stosowane przed posiłkami,
- insuliny o przedłużonym czasie działania (np. glargine, detemir, degludec) — zapewniają bazowe (podstawowe) uwalnianie insuliny,
- mieszanki insuliny bazalno‑posiłkowej oraz systemy pomp insulinowych umożliwiające ciągłe podawanie podskórne.
Dawki insuliny podawane są zwykle w jednostkach międzynarodowych (j.m., IU). Insulina podawana jest najczęściej podskórnie (peny, strzykawki, pompy). Istnieją też formy wziewne insuliny i lesze do badań nad innymi drogami podania.
Typy zaburzeń związane z insuliną
- Cukrzyca typu 1: całkowity brak lub bardzo niskie wydzielanie insuliny z powodu autoimmunologicznego zniszczenia komórek beta — wymaga terapii insulinowej.
- Cukrzyca typu 2: początkowo towarzyszy jej insulinooporność (komórki słabiej reagują na insulinę) i kompensacyjne zwiększenie wydzielania insuliny; z czasem może dojść do wyczerpania komórek beta i konieczności leczenia insuliną.
- Insulinooporność: stan, w którym tkanki odpowiednio nie reagują na insulinę — częsty w zespole metabolicznym, otyłości i przy niektórych lekach.
Pomiary i diagnostyka
W praktyce klinicznej oceniane są stężenia glukozy (na czczo i po posiłku), stężenie insuliny i C‑peptydu, a także testy tolerancji glukozy. Wyniki pomagają rozróżnić przyczyny hipoglikemii, ocenić rezerwę wydzielniczą trzustki czy monitorować efekty terapii.
Skutki uboczne i ostre zagrożenia
- Hipoglikemia: najważniejsze i najczęstsze ryzyko przy stosowaniu insuliny — objawy: drżenie, poty, osłabienie, zaburzenia koncentracji, w skrajnych przypadkach utrata przytomności. Wymaga szybkiego podania glukozy.
- Przyrost masy ciała (w wyniku działania anabolicznego i magazynowania energii).
- Lipodystrofie w miejscu wstrzyknięć (zanik lub przerost tkanki tłuszczowej) — można zapobiegać przez rotację miejsc podawania.
- Rzadko reakcje alergiczne.
Krótka historia i źródła insuliny
Początkowo insulina wykorzystywana w leczeniu pochodziła z trzustek zwierzęcych (np. świń, bydła). Insulina świńska jest strukturalnie bardzo zbliżona do insuliny ludzkiej i była szeroko stosowana. Obecnie większość preparatów to insuliny rekombinowane (ludzka insulina i analogi) produkowane metodami biotechnologicznymi, co zmniejszyło ryzyko reakcji immunologicznych i ułatwiło dostosowanie profilu działania.
Podsumowanie
Insulina to kluczowy hormon regulujący poziom glukozy we krwi i wpływający na metabolizm w całym organizmie. Zarówno jej niedobór, jak i niewłaściwa odpowiedź na nią (insulinooporność) prowadzą do poważnych zaburzeń metabolicznych. Współczesna medycyna dysponuje precyzyjnymi metodami pomiaru i szeregiem preparatów insulinowych, co pozwala skutecznie kontrolować glikemię i zmniejszać powikłania cukrzycy, jednak leczenie wymaga starannego monitorowania i edukacji pacjenta.
Historia
Nicolae Paulescu, rumuński profesor fizjologii na Uniwersytecie Medycznym i Farmacji w Bukareszcie, jako pierwszy wyizolował insulinę. Zrobił to w 1916 roku. Nazwał ją pancreiną. Wyizolował ją, opracowując wodny ekstrakt trzustkowy, który po wstrzyknięciu do psa chorego na cukrzycę okazał się mieć normalizujący wpływ na poziom cukru we krwi. Musiał przerwać swoje eksperymenty z powodu I wojny światowej. Na początku 1921 roku napisał cztery prace o swojej pracy w Bukareszcie i badaniach na psie diabetycznym. Jeszcze w tym samym roku uszczegółowił swoją pracę, publikując obszerną białą księgę na temat działania ekstraktu trzustkowego podawanego zwierzęciu choremu na cukrzycę, którą nazwał: "Badania nad rolą trzustki w asymilacji pokarmów", pracą otrzymaną 22 czerwca 1921 roku przez "Archives Internationales de Physiologie", z kserokopią artykułu dostępną w Centrum Informacji Naukowej Gersteina.https://insulin.library.utoronto.ca/islandora/object/insulin%3AT10137.
Dr Frederick Banting, lekarz ogólny, który również nauczał ortopedii i antropologii w niepełnym wymiarze godzin na Uniwersytecie Zachodniego Ontario w Londynie w czasie Paulescu opublikowanych badań dotyczących już opracowanego ekstraktu wodnego z trzustki i Charles Best, 22-letni student medycyny na Uniwersytecie w Toronto, który pracował w tym czasie jako asystent chirurga dr Frederick Banting również robił podobne eksperymenty podczas próby znalezienia lekarstwa na cukrzycę. W doświadczeniach tych wykorzystywali również psy.
Po raz pierwszy wiedzieli, że insulina będzie kontrolować cukrzycę u osoby, która wstrzyknęła trochę insuliny 14-letniemu chłopcu o imieniu Leonard Thompson, umierającemu na cukrzycę. Po zastrzyku przeżył. Za odkrycie insuliny Banting, wraz z Johnem Macleodem, otrzymał w 1923 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny. Best i Paulescu nie zostali wtedy uhonorowani.
Pierwsza genetycznie zmodyfikowana, syntetyczna "ludzka" insulina została wyprodukowana w laboratorium w 1977 roku przez Herberta Boyera przy użyciu E. coli.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest insulina?
O: Insulina to hormon wytwarzany przez trzustkę w organizmie, który kontroluje poziom glukozy we krwi. Wspomaga wchłanianie cukru z krwi i magazynowanie go w komórkach tłuszczowych.
P: Co to jest cukrzyca?
O: Cukrzyca to choroba, w której ludzie nie są w stanie wyprodukować wystarczającej ilości insuliny dla swoich potrzeb lub w ogóle nie są w stanie wyprodukować insuliny.
P: Jak organizm ludzki wykorzystuje zmagazynowany cukier jako źródło energii?
O: Kiedy poziom glukozy we krwi spada poniżej pewnego poziomu, organizm człowieka zaczyna wykorzystywać zmagazynowany cukier jako źródło energii poprzez glikogenolizę. Proces ten polega na rozłożeniu glikogenu zmagazynowanego w wątrobie i mięśniach na glukozę, którą można następnie wykorzystać jako źródło energii.
P: Jaki jeszcze wpływ ma insulina na nasz organizm?
O: Oprócz tego, że jest centralnym mechanizmem kontroli metabolizmu, insulina działa również jako sygnał kontrolny dla innych układów organizmu (np. wychwyt aminokwasów przez komórki ciała) i ma kilka innych efektów anabolicznych w całym organizmie.
P: Gdzie w naszym organizmie produkowana jest insulina?
O: Insulina jest produkowana przez wyspecjalizowane komórki zwane wysepkami Langerhansa, znajdujące się w trzustce.
P: Ile aminokwasów zawiera ludzka insulina?
A: Insulina ludzka zawiera 51 aminokwasów i ma masę cząsteczkową 5808 Da.
P: Czy osoby chore na cukrzycę mogą przyjmować insulinę od zwierząt, zamiast produkować własną?
O: Tak, insulina świńska jest szczególnie zbliżona do ludzkiej, dlatego osoby chore na cukrzycę mogą przyjmować ten rodzaj insuliny pochodzenia zwierzęcego zamiast produkować własną.
Przeszukaj encyklopedię