Synteza insuliny

Plik Synteza insuliny jest indukowany w organizmie podczas jedzenia. Insulina to hormon, który pobudza komórki do pobierania glukozy przez błonę komórkową. Spadek syntezy insuliny prowadzi do wzrostu poziomu cukru we krwi.

Co to jest synteza insuliny?

Insulina to jedyny hormon w organizmie, który może obniżyć poziom cukru we krwi. Synteza insuliny jest zawsze konieczna, gdy węglowodany są przyjmowane z jedzeniem. Synteza insuliny zachodzi w komórkach Langerhansa trzustki.

Jeśli wytwarzane jest za mało insuliny, poziom cukru we krwi wzrasta, ponieważ glukoza nie jest już transportowana do komórek. Nadmierna synteza insuliny prowadzi do niskiego poziomu cukru we krwi (hipoglikemii) z napadami głodu, niepokojem i groźbą uszkodzenia nerwów.

Synteza insuliny zachodzi w odstępach czasu i jest zawsze stymulowana przez przyjmowanie pokarmu. Jeśli spożycie węglowodanów zostanie zmniejszone, na przykład z powodu głodu, poziom cukru we krwi spada. Tworzy się więcej glukagonu niż antagonisty insuliny. Glukagon zwiększa poziom cukru we krwi poprzez glukoneogenezę. W rezultacie zmniejsza się wydzielanie insuliny, a jej synteza jest ograniczona.

Podsumowując, synteza insuliny jest częścią skomplikowanego mechanizmu regulacyjnego, który ma na celu utrzymanie stałego poziomu cukru we krwi.

Funkcja i zadanie

Dostarczanie insuliny zapewnia zaopatrzenie organizmu w energię i budulec. Insulina działa anabolicznie na metabolizm. Produkcja insuliny obejmuje zarówno syntezę insuliny, jak i wydzielanie insuliny.

Insulina jest produkowana i przechowywana w komórkach wysp Langerhansa w trzustce. Kiedy wzrasta poziom cukru we krwi, glukoza dostaje się do komórek beta wysepek Langerhansa poprzez pęcherzyki, które natychmiast uwalniają zmagazynowaną insulinę. Jednocześnie stymulowana jest synteza insuliny.

Najpierw na rybosomach powstaje nieaktywna cząsteczka preproinsuliny zawierająca 110 aminokwasów. Ta preproinsulina składa się z sekwencji sygnałowej z 24 aminokwasami, łańcucha B z 30 aminokwasami, dwóch dodatkowych aminokwasów i łańcucha C z 31 aminokwasami, kolejnych dwóch aminokwasów i łańcucha A z 21 aminokwasami.

Po utworzeniu rozciągnięta cząsteczka jest zwijana przez utworzenie trzech mostków dwusiarczkowych. Dwa mostki dwusiarczkowe łączą łańcuchy A i B. Trzecia grupa disiarczkowa znajduje się w łańcuchu A. Preproinsulina jest początkowo zlokalizowana w siateczce śródplazmatycznej. Stamtąd jest transportowany przez membranę, aby dostać się do aparatu Golgiego.

Podczas przejścia ER przez błonę peptyd sygnałowy jest odszczepiany, który następnie pozostaje w cysternach retikulum endoplazmatycznego. Po oddzieleniu sekwencji sygnałowej powstaje proinsulina, która ma 84 aminokwasy. Po włączeniu do aparatu Golgiego jest tam przechowywany.

Jeśli istnieje bodziec do uwolnienia, łańcuch C jest rozszczepiany przez działanie specyficznych peptydaz. Teraz powstaje insulina, która składa się z łańcucha A i łańcucha B. Te dwa łańcuchy są połączone tylko dwoma mostkami dwusiarczkowymi. Trzecia grupa disiarczkowa znajduje się w łańcuchu A w celu stabilizacji cząsteczki.

Insulina jest następnie magazynowana w pęcherzykach aparatu Golgiego w postaci kompleksów cynk-insulina. Powstają heksamery, które stabilizują strukturę insuliny. Pewne bodźce wyzwalają wydzielanie insuliny. Wzrost poziomu cukru we krwi jest głównym bodźcem wyzwalającym. Ale obecność różnych aminokwasów, kwasów tłuszczowych i hormonów ma również stymulujący wpływ na uwalnianie insuliny.

Hormony wyzwalające obejmują sekretynę, gastrynę, GLP-1 i GIP. Te hormony powstają zawsze podczas jedzenia. Po połknięciu wydzielanie insuliny przebiega w dwóch fazach. W pierwszej fazie zmagazynowana insulina zostaje uwolniona, w drugiej jest ponownie syntetyzowana. Druga faza kończy się dopiero po ustąpieniu hiperglikemii.

Choroby i dolegliwości

Kiedy zaburzona jest synteza insuliny, wzrasta poziom cukru we krwi. Przewlekły niedobór insuliny nazywany jest cukrzycą. Istnieją dwa rodzaje cukrzycy, cukrzyca typu I i cukrzyca typu II.

Cukrzyca typu I to absolutny brak insuliny. Jeśli komórki wysp trzustkowych Langerhansa są nieobecne lub jest to spowodowane chorobą, wytwarzane jest za mało lub wcale insuliny. Możliwe przyczyny to ciężkie zapalenie trzustki lub choroby autoimmunologiczne. W tej postaci cukrzycy poziom cukru we krwi jest niezwykle wysoki. Bez substytucji insuliny choroba prowadzi do śmierci.

Cukrzyca typu II jest spowodowana względnym brakiem insuliny. Wytwarzana jest przy tym wystarczająca ilość insuliny, a wydzielanie insuliny jest nawet zwiększone. Jednak insulinooporność jest zwiększona, ponieważ skuteczność insuliny jest zmniejszona z powodu braku receptorów. Trzustka musi produkować więcej insuliny, aby osiągnąć te same efekty. Ta zwiększona synteza insuliny prowadzi w dłuższej perspektywie do wyczerpania wysepek Langerhansa. Rozwija się cukrzyca typu II.

W kontekście zaburzeń regulacji hormonalnej może również wystąpić podwyższony poziom cukru we krwi. Wraz ze zwiększoną aktywnością kortyzolu, więcej glukozy jest wytwarzane z aminokwasów poprzez glukoneogenezę. W rezultacie synteza insuliny jest trwale stymulowana w celu ponownego obniżenia poziomu cukru we krwi. Nadmiar glukozy transportowany jest do komórek tłuszczowych, gdzie następuje zwiększone tworzenie się tłuszczu. Rozwija się otyłość tułowia. Choroba znana jest jako zespół Cushinga.

Trwale wysoki poziom syntezy insuliny może być również wyzwalany przez guz w komórkach wysp Langerhansa. Jest to hiperinsulinizm, który często jest wyzwalany przez insulinoma i prowadzi do powtarzającej się hipoglikemii.