2. Биологические функции инсулина

Действие инсулина на молекулярном уровне – изменение активности ферментов путем их фосфорилирования и дефосфорилирования и регуляции синтеза ферментов. Эффекты действия инсулина, вызывающие увеличение активности ферментов, проявляются очень быстро, в течение несколь­ких секунд и минут.

Увеличивает в печени, жировой ткани, скелетных мышцах и сердце скорость транскрипции более чем 100 специфических мРНК, кодирующих ключевые ферменты углеводного, белкового, обменов, липогенеза и синтеза других клеточных белков, эффект реализуется в течение несколько часов.

Инсулин увеличивает активность ферментов:

• ключевые ферменты гликолиза: в печени, мышцах, жировой ткани фосфофруктокиназу и фосфоенолпирруваткиназу; в печени – глюкокиназу, в мышцах – гексокиназу,

• ключевой фермент пентозофосфатного цикла гл-6-дегидрогеназу (особенно в печени и жировой ткани).

• синтетазу гликогена

• ключевой фермент липогенеза (АцетилКоА-карбоксилазу) в адипоцитах

• РНК-полимеразы, возрастает концентрация РНК в печени, при этом увеличивается скорость образования полисом и рибосом.

Одновременно инсулин ингибирует активность ферментов:

• глюкозо-6-фосфатазу в печени, что тормозит выход глюкозы в кровь и скорость глюконеогенеза

• триацилглицеридлипазу, что тормозит липолиз.

• активность аминотрансфераз и ферментов цикла мочевины.

Инсулин активирует фосфодиэстеразу (ФДЭ), которая снижает концентра­цию цАМФ, ограничивает эффекты контринсулярных гормонов: в печени и жировой ткани тормозит липолиз, в печени и мышцах - глюконеогенез.

4.5.5 Действие инсулина на метаболизм.

Инсулин — главный анаболический гормон, он направляет и интегрирует все виды обмена - углеводный, липидный, белковый - во всех тканях организма. В первую очередь действие инсулина касается обмена углеводов.

Метаболизм глюкозы

Ин­сулин направляет обмен глюкозы в трех аспектах: примерно 50% глюкозы использует­ся в процессе гликолиза, 30—40% превращается в липиды в печени и жировых клетках адипоцитах и 10% превращается в глико­ген. Общий итог этих процес­сов — снижение концентрации глюкозы в крови.

Метаболизм липидов

В пе­чени и жировой ткани инсулин стимулирует липогенез - син­тез липидов, обеспечивая получение необходимых субстратов в процессе обмена глюкозы (ацетил-КоА, глицерофосфат и НАДФH). В жировой ткани инсулин тормозит липолиз - мобилизацию липидов, концентрация жирных кислот, циркулирующих в крови, снижается.

Метаболизм белков

Оказывает анаболическое действие: стимулирует потребление нейтральных аминокислот мышцами и синтез белков в печени, мышцах и сердце.

Регулирует клеточную дифференцировку, пролифе­рацию и трансформацию боль­шого количества клеток. Поддерживает рост и репликацию многих клеток эпителиального происхождения: гепатоцитов, опухолевых. Способствует синтезу простагландина (ПГF_2a) и различных факторов роста: фибробластов, тромбоцитарного, эпидермиса.

Транспорт веществ

Стимулирует транспорт в клетку глюкозы, аминокислот, нуклеозидов, органического фосфата, ионов К⁺ и Са²⁺.

Транспорт глюкозы в ткани с участием инсулина всегда сопровождается поступлением в клетку ионов калия. При гипергликемии и высокой продукции инсулина в крови формируется гипокалиемия. Снижение секреции инсулина сопровождается увеличением калия в крови и развитием гиперкалиемии. Гипо - и гиперкалиемия изменяют активность скелетных мышц, активность миокарда, частоту сердечных сокращений.

Действие инсулина на клетки и ткани имеет определенную последовательность в проявлении эффектов.

1. Выделение инсулина при кратковременной гипергликемии (несколько часов) вызывает изменение активности клеточных ферментов, связанных с обменом углеводов.

Активируются ферменты гликолиза, цикла Кребса, гл-6-ф-ДГ (пентозофосфатный путь), синтетаза гликогена, возрастает синтез АТФ за счет увеличения коэффициента сопряжения в редокс-цепи внутренней мембраны митохондрий, одновременно увеличивается транспорт аминокислот в клетки. Выключаются гликогенолиз - распад гликогена, и липолиз - распад триглицеридов, прекращается действие фосфорилазы гликогена и триглицеридлипазы жировой ткани.

2. Гипергликемия на протяжении примерно 16 часов способствует активации процессов транскрипции и трансляции тех белков - ферментов, которые участвуют в утилизации глюкозы в тканях. На этом этапе активируется липогенез (синтезы холестерина и жирных кислот из АцКоА и триглицеридов на основе синтезированных жирных кислот), в крови повышается содержание липопротеидных фракций.

3. Длительная гипергликемия на протяжении 18 - 24 часов и более активирует процессы пролиферации, клеточного деления. Увеличивается синтез особого проонкогенного мембранного рецептора Ras..В условиях жизнедеятельности здорового организма эти процессы нежелательны, ибо провоцируют злокачественный рост.

В клинической практике используют внутривенное введение глюкозы и инсулина для восстановления и поддержания анаболических процессов в организме

Внимание! Чтобы лучше запомнить и понять эффекты действия инсулина, вернитесь к схеме «Пути обмена глюкозы в клетках организма человека» (стр. 12). Инсулин обеспечивает реализацию всех направлений обмена гл-6-ф. Подробно механизм действия инсулина на клеточном уровне приведен в Приложении.