Биологическое действие инсулина

Инсулин — это белковый гормон, который состоит из полипептидных цепей, А и В, соединенных дисульфидными мостиками. Он образуется из проинсулина, от которого при этом отщепляется так называемый С-пептид. Секреция инсулина меняется под влиянием изменений содержания в крови глюкозы, аминокислот, а так же гормонов кишечника в период всасывания пищи. Инсулин обеспечивает утилизацию глюкозы клетками тканей, поддерживая уровень ее в крови в пределах 3,0 — 6,0 ммоль/л (60 — 110 мг%). Содержание инсулина в крови у здорового человека составляет натощак 0,4 — 0,8 нг/мл; С-пептида — 0,9−3,5 нг/мл. Определение содержания С-пептида имеет значение при оценке функции островкового аппарата и для дифференцировке диагностики СД I и II типа. Секрецию инсулина стимулируют гастрин, секретин, холецистокинин, вазоактивный интестинальный полипептид. Ингибитором секреции инсулина и глюкагона, а также некоторых гормонов ЖКТ является соматостатин, образующийся в дельта-клетках поджелудочной железы. В регуляции секреции и действия инсулина участвуют также соматотропин, кортикостероиды, эстрогены, прогестины, паратгормон, которые влияют на реакцию периферических тканей, в частности чувствительность рецепторов к инсулину (Сумароков, 1993).

Инсулин осуществляет утилизацию, метаболизм и «складирование» поступающих в организм пищевых веществ. Он также участвует в процессах роста и дифференцировке тканей, проявляет анаболические и антикатаболические свойства в отношении углеводов, жиров и аминокислот. Снижение секреции инсулина и его концентрации в крови приводит к мобилизации энергии из депо (печень, мышцы, жировая ткань) при одновременном уменьшении потребления пищи.

Утилизация глюкозы осуществляется в печени, мышцах и жировой ткани, образование ее происходит в основном в печени, откуда она поступает в кровоток. Через 1−2 ч после еды вследствии абсорбции глюкозы и других веществ в кишечнике концентрация их в крови повышается, что стимулирует синтез и высвобождение инсулина, повышение его уровня в сыворотке крови до 30−80 мЕд/мл. Создаются условия для синтеза гликогена в печени и мышцах, а жира — в жировых депо.

В состоянии покоя натощак (через 10−14 ч после приема пищи) содержание инсулина в крови снижается до 10−17 мЕд/мл, вследствие чего инициируются гликогенолиз и глюконеогенез. Печень начинает продуцировать и высвобождать глюкозу со скоростью 2−3 мг/ (кг · мин-1) или120−160мг/(кг · ч). Большая часть образующейся в печени глюкозы производится в процессе гликогенолиза и только 25% - в процессе глюконеогенеза. Более 75% поступающей из печени глюкозы утилизируется ЦНС, форменными элементами крови, и для этого не требуется инсулин.

Печень наиболее чувствительна к действию инсулина и изменению уровня циркулирующей глюкозы. Угнетение образования глюкозы в печени происходит при количестве инсулина в крови 30−50 мЕД/мл, а стимуляция утилизации глюкозы — при 80−120 мЕД/мл.

Влияние инсулина на обмен глюкозы в печени регулируется изменением активности трех основных ферментов — гликогенсинтетазы, фосфорилазы и глюкокиназы. Инсулин повышает активность гликогенсинтетазы и снижает активность фосфорилазы, в результате чего создаются условия для синтеза гликогена. Активность фосфорилазы, А (активная форма) снижается под действием инсулина и глюкозы при участии фосфатазы, которая и переводит фосфорилазу, А в фосфорилазу В (неактивная форма). Инактивация фосфорилазы, А не только останавливает гликогенолиз, но и прекращает ингибирующее действие фосфорилазы, А на гликогенсинтетазу. Наряду с угнетением гликогенолиза инсулин ингибирует глюконеогенез (образование глюкозы из неуглеводных компонентов).

Инсулин активирует гликогенсинтетазу и фосфофруктокиназу в жировой ткани и мышцах. В мышцах образуется гликоген, а в жировой ткани — a-глицерофосфат и жирные кислоты, необходимые для синтеза триглицеридов. Инсулин оказывает анаболическое действие (синтез жирных кислот, образование триглицеридов) и антилиполитическое (угнетение распада триглицеридов и окисления жирных кислот) действие.

Стимулированное инсулином усиления синтеза жирных кислот происходит благодаря тому, что при этом в цикле трикарбоновых кислот образуется повышенное количество цитрата и изоцитрата, активирующих липолитические процессы и ацетил-СоАкарбоксилазу. Наряду с этим инсулин оказывает и прямое действие на ацетил-СоА-карбоксилазу.

Инсулин также повышает активность липопротеиновой липазы жировой ткани, а она способствует переходу из кровяного русла и накоплению в периферических жировых депо триглицеридов, необходимых для синтеза жира. Одновременно стимулируется поглощение глюкозы адипоцитами, использующими ее для образования a-глицеролфосфата и жирных кислот;a-глицеролфосфатявляется обязательным компонентом, участвующим в эстерификации жирных кислот в триглицериды. Уменьшается образование кетоновых тел, скорость синтеза которых зависит от поступления жирных кислот в печень. В печени происходит их окисление до ацетил-СоА с последующей конверсией в кетоновые тела и снижением утилизации последних на периферии, главным образом в мышечных тканях. В присутствии же инсулина отмечаетсч ускорение поглощения и окисления кетоновых тел.

Инсулин стимулирует синтез белка, что проявляется снижением в крови уровня аминокислот, имеющих боковые цепи (изолейцин, валин), за счет их транспорта через клеточную мембрану в мышечные ткани. Установлено, что инсулин увеличивает накопление 8 из 20 природных аминокислот в мышцах интактных животных (Ефимов, 1983). Одновременно он ингибирует катаболизм белков. Обмен ДНК и РНК также находится под контролем инсулина. Стимулирующее действие инсулина на синтез ДНК отмечается в молочной железе и фибробластах (Балаболкин, 1994).

В целом недостаток инсулина сопровождается снижением проницаемости мембран клеток для глюкозы, аминокислот, некоторых ионов, ослаблением фосфорилирования и других обменных процессов. В результате происходит мобилизация гликогена, жиров и белков в печени, скелетных мышцах, жировой ткани с усилением неоглюкогенеза в печени. Это сопровождается значительными нарушениями углеводного, а также других видов обмена, включая белковый, жировой, энергетический с нарушением функций ряда биологических систем (Сумароков, 1993).