Inzulin – hormon: definicija, delovanje in vloga pri sladkorni bolezni
Inzulin, hormon: kaj je, kako deluje in zakaj je ključen pri sladkorni bolezni. Jasna razlaga vloge, terapij in vpliva na presnovo ter splošno zdravje.
Inzulin je hormon, ki ga proizvaja trebušna slinavka in uravnava raven glukoze v krvi.
Ljudje, ki v telesu ne morejo proizvajati inzulina ali pa ga proizvajajo, vendar ga telo ne more pravilno uporabiti, imajo sladkorno bolezen. Ko raven glukoze v krvi pade pod določeno raven, začne človeško telo z glikogenolizo kot vir energije uporabljati shranjeni sladkor. Ta proces razgradi glikogen, shranjen v jetrih in mišicah, v glukozo, ki se lahko uporabi kot vir energije. Inzulin je osrednji mehanizem za nadzor presnove. Inzulin se uporablja tudi kot kontrolni signal za druge telesne sisteme (na primer za vnos aminokislin v telesne celice). Poleg tega ima še več drugih anaboličnih učinkov v celotnem telesu. Inzulin vpliva na žilno skladnost in kognicijo.
Človeški inzulin je peptidni hormon, sestavljen iz 51 aminokislin in ima molekulsko maso 5808 Da. Inzulin proizvajajo Langerhansovi otočki v trebušni slinavki. Ime izvira iz latinske besede insula, ki pomeni "otok". Struktura inzulina se med živalskimi vrstami nekoliko razlikuje. Inzulin iz različnih živalskih virov ima različne učinke na proces presnove ogljikovih hidratov pri človeku. Prašičji insulin je še posebej blizu človeški različici. Zato lahko ljudje s sladkorno boleznijo namesto lastnega insulina jemljejo insulin, pridobljen iz prašičev.
Biosinteza in struktura
Inzulin nastaja kot preproinzulin (prekurzor s signalno peptidno verigo), ki se v endoplazmatskem retikulumu predela v proinzulin. V Golgijevem aparatu se iz proinzulina odcepi C-peptid in nastane aktivni hormon, sestavljen iz dveh verig (A-veriga z 21 aminokislinami in B-veriga z 30 aminokislinami), povezanih z disulfidnimi vezmi. Ob izločanju iz trebušne slinavke se skupaj z inzulinom sprosti tudi C-peptid; merjenje C-peptida v krvi pomaga oceniti lastno (endogeno) tvorbo inzulina.
Mehanizem delovanja
Inzulin deluje preko specifičnega inzulinskega receptorja, ki ima tirozinsko kinazno aktivnost. Po vezavi inzulina receptor avto-fosforilira in sproži kaskado signalnih proteinov (IRS, PI3K, Akt), kar vodi do glavnih presnovnih učinkov:
- povečan prenos glukoze v mišične in maščobne celice (translokacija GLUT4 na celično membrano),
- spodbujanje sinteze glikogena (aktivacija glikogensintaze) in zaviranje razgradnje glikogena,
- zaviranje glukoneogeneze v jetrih (zniževanje aktivnosti encimov kot so PEPCK in glukoza-6-fosfataza),
- spodbujanje lipogeneze in zaviranje lipolize (inhibicija hormonsko občutljive lipaze),
- spodbujanje vstopa aminokislin v celice in sinteze beljakovin.
Regulacija izločanja inzulina
Glavna sprožilna snov za sproščanje inzulina je dvig krvne glukoze po obroku. Drugi pomembni regulatorji so:
- aminokisline (npr. arginin),
- inzulinske sekrecijske snovi iz črevesja (inkretini, predvsem GLP-1 in GIP),
- avtonomni živčni sistem (parasimpatična stimulacija poveča izločanje),
- hormoni (npr. glukagon, somatostatin – somatostatin zavira izločanje inzulina).
Vloga pri sladkorni bolezni in klinična uporaba
Sladkorne bolezni je več vrst:
- Tip 1: avtoimunska uničenja beta-celic, kar vodi v absolutni pomanjkljivosti inzulina; bolniki potrebujejo vsakodnevne nadomestne doze inzulina.
- Tip 2: primarno stanje inzulinske rezistence sčasoma pogosto vodi v relativni inzulinski pomanjkljivosti; zdravljenje vključuje spremembe načina življenja, peroralna zdravila in v nekaterih primerih tudi inzulin.
- gestacijska sladkorna bolezen: v nosečnosti se lahko pojavi povečana inzulinska rezistenca; včasih je potrebno nadomestno zdravljenje z inzulinom.
Za zdravljenje se uporabljajo različne oblike eksogenega inzulina: hitrodelujoči (analogi za obrok), kratkodelujoči, srednjedelujoči (npr. NPH) in dolgo delujoči analogi. Običajni načini dajanja so subkutane injekcije ali inzulinski črpalki; na trgu obstajajo tudi inhalacijski inzulini. Današnji terapevtski inzulin je večinoma rekombinantni človeški inzulin ali njegovih analogov, zgodovinsko pa so se uporabljali živalski (npr. prašičji) inzulini, ki so zaradi podobnosti z človeškim povzročali manj imunskih reakcij kot nekateri drugi živalski viri.
Klinične posledice in spremljanje
- Najpogostejša zapletka terapije z inzulinom je hipoglikemija (zelo nizka raven glukoze), ki je lahko življenjsko ogrožajoča, če ni hitro zdravljena.
- Drugi neželeni učinki vključujejo pridobivanje telesne mase, lokalne spremembe maščobnega tkiva pri vbodih (lipohipertrofija) ter zelo redke alergijske reakcije.
- Spremljanje učinkovitosti zdravljenja vključuje samokontrole glukoze, merjenje HbA1c in po potrebi merjenje C-peptida (za oceno lastne proizvodnje inzulina).
Dodatne vloge inzulina
Poleg klasične vloge v presnovi ogljikovih hidratov ima inzulin pomembne učinke na lipidni in beljakovinski metabolizem, vpliva na rastne in anabolične procese ter ima učinke v centralnem živčnem sistemu: vpliva na sitost, kognicijo in možgansko presnovo. Kronična inzulinska rezistenca in pomanjkanje inzulina so povezani s kardiovaskularnimi spremembami in poslabšano endotelno funkcijo.
Zaključek
Inzulin je ključni regulator presnove s širokim spektrom učinkov — od neposrednega uravnavanja ravni glukoze do vplivov na maščobno in beljakovinsko presnovo, celično delitev in delovanje žil ter možganov. Razumevanje njegove biokemije, mehanizmov delovanja in vlog pri boleznih (najbolj znano pri sladkorni bolezni) je temelj sodobne endokrinologije in diabetologije.
Zgodovina
Nicolae Paulescu, romunski profesor fiziologije na Univerzi za medicino in farmacijo v Bukarešti, je prvi izoliral inzulin. To je storil leta 1916. Poimenoval ga je pankrein. Izoliral ga je tako, da je razvil vodni izvleček trebušne slinavke, za katerega se je izkazalo, da po vbrizgavanju sladkornemu psu normalizira raven sladkorja v krvi. Svoje poskuse je moral prekiniti zaradi prve svetovne vojne. V začetku leta 1921 je napisal štiri članke o svojem delu, ki ga je opravil v Bukarešti, in o poskusih na diabetičnem psu. Kasneje istega leta je svoje delo podrobno opisal z objavo obsežne beležke o učinku izvlečka trebušne slinavke, ki ga je vbrizgal diabetični živali, ki jo je poimenoval "Research on the Role of the Pancreas in Food Assimilation" (Raziskave o vlogi trebušne slinavke pri asimilaciji hrane), pri čemer je članek 22. junija 1921 prejel "Archives Internationales de Physiologie", fotokopija članka pa je na voljo v informacijskem centru Gerstein Science.https://insulin.library.utoronto.ca/islandora/object/insulin%3AT10137
Dr. Frederick Banting, splošni zdravnik, ki je v času, ko je Paulescu objavil raziskavo o že razvitem vodnem izvlečku trebušne slinavke, za polovični delovni čas poučeval ortopedijo in antropologijo na Univerzi Western Ontario v Londonu, in Charles Best, 22-letni študent medicine na Univerzi v Torontu, ki je takrat delal kot pomočnik kirurga Dr. Fredericka Bantinga, sta med iskanjem zdravila za diabetes prav tako izvajala podobne poskuse. Pri teh poskusih sta uporabljala tudi pse.
Prvič so vedeli, da inzulin obvladuje sladkorno bolezen, ko so 14-letnemu dečku Leonardu Thompsonu, ki je umiral za sladkorno boleznijo, vbrizgali nekaj inzulina. Po injiciranju je preživel. Banting je leta 1923 skupaj z Johnom Macleodom prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino za odkritje insulina. Best in Paulescu takrat nista bila nagrajena.
Prvi sintetični "človeški" inzulin, ki je bil gensko inženirsko ustvarjen, je leta 1977 v laboratoriju izdelal Herbert Boyer z uporabo bakterije E. coli.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je inulin?
O: Inzulin je hormon, ki ga proizvaja trebušna slinavka in uravnava raven glukoze v krvi. Spodbuja absorpcijo sladkorja iz krvi in ga shranjuje v maščobnih celicah.
V: Kaj je sladkorna bolezen?
O: Sladkorna bolezen je bolezen, pri kateri ljudje ne morejo proizvesti dovolj inzulina za svoje potrebe ali pa ga sploh ne morejo proizvesti.
V: Kako človeško telo uporablja shranjeni sladkor kot vir energije?
O: Ko raven glukoze v krvi pade pod določeno raven, začne človeško telo z glikogenolizo uporabljati shranjeni sladkor kot vir energije. Ta proces razgradi glikogen, shranjen v jetrih in mišicah, v glukozo, ki se lahko uporabi kot vir energije.
V: Kakšne druge učinke ima inzulin na naše telo?
O: Poleg tega, da je inzulin osrednji mehanizem za nadzor presnove, deluje tudi kot kontrolni signal za druge telesne sisteme (na primer za vnos aminokislin v telesne celice) in ima več drugih anaboličnih učinkov v našem telesu.
V: Kje v telesu se proizvaja inzulin?
O: Insulin proizvajajo specializirane celice, imenovane Langerhansovi otočki, ki se nahajajo v trebušni slinavki.
V: Koliko aminokislin vsebuje človeški inzulin?
O: Človeški inzulin vsebuje 51 aminokislin in ima molekulsko maso 5808 Da.
V: Ali lahko ljudje s sladkorno boleznijo namesto lastnega inzulina prejemajo inzulin od živali?
O: Da, prašičji inzulin je še posebej podoben človeškemu, zato lahko ljudje s sladkorno boleznijo namesto lastnega inzulina jemljejo to vrsto živalskega izvora.
Iskati