Механизм действия инсулина

Инсулин связывается со специфическим рецептором на плазматической стороне мембраны клеток. Рецептор к инсулину является гликопротеином и состоит из двух субъединиц: большей — а-субъединица (на наружной поверх­ности клеточной мембраны и связывает молекулу инсулина) и меньшей β-субъединицы (находится в цитоплазме и содержит тирозинкиназу, которая акти­вируется в ходе связывания инсулина). В результате происходит аутофосфоризация β -субъединицы и далее эффекты инсулина реализуются через активизацию тирозинкиназ, инициирующих каскад фосфорилирования и дефосфорилирования серина, что приводит к реализации основных внутриклеточных эффектов инсулина.

Рис 3. Инсулиновый рецептор

Две модели действия инсулина.

Первая модель - образование и активацию транспортных бел­ков, переносящих глюкозу в клетку, образование рецепторов к трансферину, липопротеинам низкой плотности (ЛПНП), к инсулиноподобному фактору роста 2 и передвижение этих рецепторов на поверхность мембраны клетки. Это дейст­вие инсулина происходит в период стимуляции его секреции, т. е. во время и по­сле еды, чтобы питательные вещества, которые поступили с пищей, проходили в клетку.

Вторая модель действия инсулина - гидролиз мембранных гликолипидов путем стимуляции активности фосфорилазы С. Это ведет к образова­нию потентного «второго мессенджера» инозитол монофосфата или диацилглицерола, который может модифицировать внутриклеточный ответ на инсулин. «Второй мессенджер» активирует протеинкиназу и обеспечивает внутриклеточ­ный путь фосфорилизации.

Чувствительность инсулиновых рецепторов к инсулину, главным образом β -субъединицы, зависит от уровня инсулина в плазме крови. При хроническом из­бытке инсулина (сахарный диабет тип 2, ожирение, хроническая передозировка инсулина, большое количество углеводов в пище) чувствительность к инсулину снижается, развивается так называемый эффект даун-регуляции. При низком уровне инсулина в плазме крови (натощак, при голодании, физических уп­ражнениях) чувствительность рецепторов инсулина увеличивается и повышается связывание ими инсулина. Уменьшает связывание инсулина его рецепторами кортизол. Действие кортизола осуществляется как прямо на рецептор к инсулину, так и путем увеличения секреции инсулина в кровоток.

Главная функция инсулина состоит в утилизации и запасании в клетках тела энергетических и пластических веществ (гликоген, триглицериды, белок, хо­лестерин) из поступающей в организм пищи.

Инсулин обладает эндокринным и паракринным эффектами:

Паракринный эффект — это действие инсулина, секретируемого В-клетками во внеклеточную жидкость, непосредственно в островках, на рядом лежащие клет­ки А-клетки тормозит секрецию глюкагона.

1. Эндокринный эффект — это действие инсулина на отдаленные от места его образования органы и ткани.

Таблица 2. Эффекты инсулина

Транспортные белки для глюкозы

Все клетки имеют транспортные белки, которые находятся в мембранах клеток, и переносят глюкозу через липидные мембраны в цитоплазму клеток. Только кишечник и почки имеют энергетически зависимый Na⁺ транспорт глюкозы. Во всех других клетках тела перенос глюкозы энергетически независимый, пассивный, путем диффузии глюкозы от высокой концентрации к низкой через клеточные мембраны в цитоплазму кле­ток. Пять глюкозотранспортных белков (ГТБ): ГТБ-1, -2, -3, -4, -5. Они подразделяются в зависимости от их чувствительности к глюкозе (табл.3).

Таблица 3. Типы транспортных белков для глюкозы

ГЛЮКАГОН

Глюкагон синтезируется в А-клетках (а) островков Лангерганса поджелудоч­ной железы. Глюкагон — полипептид, состоящий из 29 аминокислот в виде одной цепи. Ген глюкагона локализует­ся во второй хромосоме. Предшественником глюкагона является проглюкагон, молекула которого в 5—6 раз больше глюкагона и состоит из 160 аминокислот. В состав проглюкагона кроме глюкагона входят глицентинсвязанный пептид, глюкагоноподобные пептиды 1 и 2. Глюкагон и глицентинсвязанный пептид представляют гормон глицентин. Однако глицентин секретируется лишь в тонкой кишке, а не А-клетками островков.

Нормальная концентрация глюкагона в плазме кро­ви натощак около 75 пг/мл (25 пмоль/л). Период полураспада глюкагона - 3—6 мин. Секреция его резко увеличивается в ответ на гипоглике­мию. Его секрецию стимулируют: аланин, катехоламины, глюкокортикоиды, холецистокинин, гастрин, симпатиче­ская и парасимпатическая нервная системы. Секрецию глюкагона тормозит глю­коза, либо прямо, либо через инсулин и соматостатин, повышение уровня свободных жирных кислот в крови.

Глюкагон - катаболический гормон. Обеспечивает ткани энергией в промежутках между едой, когда пища не поступает. Он стимулирует гликогенолиз (распад гликогена), глюконеогенез в печени (образование глюкозы из аминокислот), кетогенез (синтез кетоновых тел из жирных кислот), в жировой ткани стимулирует липолиз путем активации гормонозависимой липазы.

Печень — главный конечный орган для эффектов глюкагона. Глюкагон связывается с рецепторами на мембранах печеночных клеток и активирует аденилатциклазу с образованием цАМФ, которая обеспечи­вает гликогенолиз и глюконеогенез.