Original: http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/pancreas/insulin_phys.html

Seistä kadunkulmassa ja pyytää ihmisiä, jos he tietävät, mitä insuliini on, ja monet vastaavat: ”Eikö se ole jotenkin verensokeri?” Todellakin, että on oikein, mutta tällainen vastaus on vähän kuin sanoisi ”Mozart? Eikö hän jonkinlainen muusikko?”

Insuliini on avainasemassa valvonnassa välittäjän aineenvaihdunta, ja iso kuva on se, että se järjestää polttoaineiden käyttöä joko varastoinnin tai hapetus. Näiden toimintojen, insuliini on syvällisiä vaikutuksia sekä hiilihydraatti- ja rasva-aineenvaihduntaan, ja merkittäviä vaikutteita proteiinin ja kivennäisaineiden aineenvaihdunta. Niinpä derangements insuliinin signaloinnissa on laajaa ja tuhoisia vaikutuksia monissa elimissä ja kudoksissa.

Insuliinireseptori ja Vaikutusmekanismi

Kuten reseptorit muun proteiinin hormonien, reseptorin insuliini on upotettu solukalvon. Insuliinin reseptori koostuu kahdesta alfa-alayksikköjen ja kaksi beta-alayksiköt disulfidisidoksilla. Alfa-ketjut ovat täysin solunulkoinen ja talo insuliinin sitovia domeeneja, kun taas liittyy beeta-ketjujen tunkeutua plasmamembraanin läpi.

Insuliinin reseptori on tyrosiinikinaasi. Toisin sanoen, se toimii entsyymi, joka siirtää fosfaattiryhmiä ATP tyrosiinitähteisiin solunsisäisiin kohdeproteiineihin. Insuliinin sitoutuminen alfa-alayksiköt aiheuttaa beta-alayksiköt fosforyloida itse (autofosforylaatiota), aktivoiden näin katalyyttinen aktiivisuus reseptorin. Aktivoitu reseptori sitten fosforyloi useita solunsisäisiä proteiineja, jotka puolestaan ​​muuttaa niiden aktiivisuutta, mikä tuottaa biologisen vasteen.

Useita solunsisäisiä proteiineja on tunnistettu fosforylaatiota substraatteina insuliinireseptorin, parhaiten tutkittuja joka on insuliinin reseptori substraatti 1 tai IRS-1. Kun IRS-1 aktivoidaan fosforylaation, paljon asioita tapahtuu. Muun muassa IRS-1 toimii eräänlaisena telakka keskuksen rekrytointi ja aktivaatio muiden entsyymien lopulta välittää insuliinin vaikutuksista. Tarkempi tarkastella näitä prosesseja esitetään osiossa insuliininsignaalin muuntamisessa.

Insuliini ja hiilihydraattiaineenvaihdunta

Glukoosi vapautetaan ruokavalion hiilihydraatti, kuten tärkkelystä tai sakkaroosin hydrolyysillä sisällä ohutsuolessa, ja on sitten imeytyy vereen. Kohonneita pitoisuuksia glukoosia veressä stimuloi insuliinin vapautumista, ja insuliini vaikuttaa soluihin thoughout kehon edistää ottoa, hyödyntäminen ja varastointi glukoosia. Insuliinin vaikutuksia sokeriaineenvaihduntaan vaihtelevat kohdekudokseen. Kaksi tärkeää vaikutusta ovat:

1. Insuliini helpottaa glukoosin pääsyä lihas-, rasva- ja useita muita kudoksia. Ainoa mekanismi, jonka avulla solut voivat ottamaan glukoosia tapahtuu helpotettu diffuusio läpi perheen heksoositransporttereita. Monissa kudoksissa – lihas on hyvä esimerkki – pääasiallinen kuljettaja, joka käytetään glukoosin (kutsutaan GLUT4) on saatavilla solukalvon läpi insuliinin.

Kun insuliinin pitoisuudet ovat alhaiset, GLUT4 glukoosin kuljettajien on läsnä sytoplasmisissa vesikkeleissä, jossa ne ovat hyödyttömiä kuljettamiseen glukoosia. Insuliinin sitoutuminen reseptoreihin, kuten soluissa johtaa nopeasti fuusio näiden vesikkelien solukalvon ja insertion glukoosin kuljettajien, mikä antaa solun kykyä tehokkaasti ottamaan glukoosia. Kun veren insuliinin väheneminen ja insuliinireseptorit enää käytössä, glukoosin kuljettajat kierrätetään takaisin sytoplasmaan.

On huomattava, että on olemassa joitakin kudoksia, jotka eivät vaadi insuliinia tehokkaasti glukoosin: tärkeitä esimerkkejä ovat aivot ja maksassa. Tämä johtuu siitä, että nämä solut eivät käytä GLUT4 tuontia glukoosia, vaan toinen kuljettaja, joka ei ole insuliinista riippuvainen.

2. Insuliini stimuloi maksan myymälän glukoosin muodossa glykogeenin. Suuri osa imeytynyt glukoosi ohutsuolessa välittömästi hepatosyytit ottavat, joka muuntaa sen varastointi polymeeriin glykogeenin.

Insuliini on useita vaikutuksia maksassa, jotka stimuloivat glykogeenin synteesiä. Ensimmäinen, se aktivoi entsyymin heksokinaasi, joka fosforyloi glukoosi, lukitse sitä solun sisällä. Sattumalta, insuliini toimii inhiboida glukoosi-6-fosfataasi. Insuliini aktivoi myös useita entsyymejä, jotka osallistuvat suoraan glykogeenisynteesin, kuten fosfo- ja glykogeenisyntaasia. Nettovaikutus on selvä:  kun tarjonta glukoosin on runsas, insuliini ”kertoo” maksan pankkiin sitä niin paljon kuin mahdollista myöhempää käyttöä varten.

3. Tunnettu vaikutus insuliinin on vähentää glukoosin pitoisuus veressä, mikä olisi järkevää ottaen huomioon edellä kuvattujen menetelmien. Toinen tärkeä seikka on, että veren glukoosipitoisuus laskee, insuliinin eritys lakkaa. Vuonna työsopimuskiistan insuliinia, joka on suurin osa elimistön solujen tullut pysty ottamaan glukoosia, ja aloittaa siirtyä käyttämään vaihtoehtoisia polttoaineita, kuten rasvahapot energiaa. Neuronien kuitenkin vaativat jatkuvaa tarjontaa glukoosia, jotka lyhyellä aikavälillä, on annettu glykogeenivarastot.

Kun insuliinin pitoisuuksia veressä syksyllä, glykogeenin synteesiä maksassa vähenee ja vastaavista entsyymeistä jakautuminen glykogeenin aktivoituvat. Glykogeenin hajoamista stimuloi ei ainoastaan työsopimuskiistan insuliinin mutta läsnäolo glukagonin, joka erittyy kun verensokeritaso laskee alle normaalin rajoissa.

Insuliini ja lipidiaineenvaihdunnan

Metaboliateiden hyödyntämiseen rasvojen ja hiilihydraattien ovat syvästi ja niveltyvät toisiinsa. Harkitsee insuliinin syvällisiä vaikutuksia hiilihydraattiaineenvaihdunta se järkeenkäypää, että insuliini on myös merkittäviä vaikutuksia rasva-aineenvaihduntaan, mukaan lukien seuraavat:

1. Insuliini edistää rasvahappojen synteesiä maksassa.  Kuten edellä on käsitelty, insuliini on stimuloiva synteesi glykogeenin maksassa. Kuitenkin, kuten glykogeenin kerääntyy korkeilla tasoilla (noin 5% maksan massa), synteesin vaimenee voimakkaasti.

Kun maksa on kyllästetty glykogeenin, muita glukoosi hepatosyytit ottavat on ajanut johtavia reittejä rasvahappojen synteesiä, jotka on viety maksassa lipoproteiinit. Lipoproteiinit ovat repeytyneet verenkierrossa, jotka tarjoavat ilmaisia ​​rasvahappoja käytettäväksi muissa kudoksissa, mukaan lukien rasvasolut, jotka käyttävät niitä syntetisoimaan triglyseridi.

2. Insuliini estää rasvan hajoamista rasvakudoksessa  estämällä intrasellulaarisen lipaasi, joka hydrolysoi triglyseridejä vapauttaa rasvahappoja.

Insuliini helpottaa glukoosin saapumista adiposyyteiksi, ja näissä soluissa, glukoosia voidaan käyttää syntetisoimaan glyserolia. Tämän glyserolia, yhdessä rasvahappojen toimitetaan maksan, käytetään syntetisoimaan triglyseridi sisällä adiposyyttien. Näillä mekanismit, insuliini on osallisena kertymistä triglyseridien rasvasoluja.

Vuodesta koko kehon näkökulmasta insuliini on rasvaa säästävä vaikutus. Ei vain se ajaa eniten soluja valikoivaksi hapettaa hiilihydraattien sijaan rasvahappojen energiaa, insuliinin välillisesti stimuloi rasvan kertyminen rasvakudoksessa.

Muita merkittäviä insuliinin vaikutuksia

Lisäksi insuliinin vaikutuksesta glukoosin saapumista soluihin, se myös stimuloi aminohappojen sisäänottoa, jälleen edistää sen yleistä anabolinen vaikutus. Kun insuliinin tasot ovat alhaiset, kuten paaston, tasapaino työnnetään kohti solunsisäisen proteiinin hajoamista.

Insuliini myös lisää permittiivisyyden monien solujen kalium, magnesium ja fosfaatti-ioneja. Vaikutus kalium on kliinisesti merkittävä. Insuliini aktivoi natrium-kalium ATPaasit monissa soluissa, mikä aiheuttaa vuon kaliumia soluihin. Tietyissä olosuhteissa, insuliinin pistämiseen voi tappaa potilaille, koska sen kyky akuutisti tukahduttaa plasman kaliumin pitoisuudet.

Insuliinin puutos ja ylimäärä sairaudet

Diabetes, todennäköisesti kaikkein tärkein metabolinen sairaus mies, on insuliininpuutos tilaan. Se on myös merkittävä syy taudin koirilla ja kissoilla. Kaksi tärkeintä muotoa tämän taudin kirjataan:

• Tyypin I tai insuliinista riippuvainen diabetes on seurausta Frank insuliinin puutoksesta. Puhkeamista tämän taudin tyypillisesti lapsuudessa. Se johtuu tuhoutuminen haiman beetasolujen, todennäköisesti tulos autoimmuniteetin yhteen tai useampaan komponenttiin näiden solujen. Monet akuutit tämä tauti voi ohjata insuliinin korvaushoito. Ylläpitäminen tiukka valvonta veren glukoosipitoisuus tarkkailemalla insuliinihoitoa ja ravinnonsaantia minimoi pitkäaikaisia haittavaikutuksia tämä häiriö on verisuonia, hermoja ja muiden elinjärjestelmien, jolloin terveen elämän.
• Tyypin II tai insuliinista riippuvainen diabetes mellitus alkaa kuin insuliiniresistenssioireyhtymän. Eli kohdekudoksissa eivät reagoi asianmukaisesti insuliinia. Tyypillisesti puhkeamista tämän taudin on aikuisiässä. Huolimatta monumentaalinen tutkimustyötä, tarkka luonne, jotka johtavat tyypin II diabetesta ollut vaikea selvittää, ja patogeneesin tämä ehto on selvästi monitekijäinen. Lihavuus on selvästi merkittävä riskitekijä, mutta joissakin tapauksissa vaikea lihavuus ihmisissä ja eläimissä, insuliiniherkkyys on normaalia. Koska ei ole, ainakin aluksi, kyvyttömyys erittää riittävä määrä insuliinia, insuliinin injektiot eivät ole käyttökelpoisia terapiassa. Pikemminkin tauti ohjataan ruokavalion terapiassa ja hypoglykeemiset aineet.

Hyperinsulinemia tai liiallinen insuliinin eritys on yleisimmin seurausta insuliiniresistenssin, liittyy tyypin 2 diabetes tai metabolinen oireyhtymä. Harvemmin, hyperinsulinemia tulokset insuliini-erittävien kasvain (insulinooma) haimassa. Hyperinsulinemia vahingossa tai tahallaan injektion liiallinen insuliini on vaarallista ja voi aiheuttaa välitöntä hengenvaarallinen, koska veren glukoosi- pudota nopeasti ja aivojen tulee ravintoa energia (insuliini sokki).