Inzulin — mi az? Definíció, működés és szerepe a szervezetben
Inzulin: mi ez, hogyan szabályozza a vércukrot és az anyagcserét? Ismerd meg működését, szerepét és jelentőségét a szervezet egészségében.
Az inzulin a hasnyálmirigy által termelt hormon, amely szabályozza a vér glükózszintjét.
Azok az emberek, akiknek a szervezetében nem termelődik inzulin, vagy akikben termelődik, de a szervezetük nem tudja megfelelően felhasználni, cukorbetegségben szenvednek. Amikor a vércukorszint egy bizonyos szint alá csökken, az emberi szervezet elkezdi a tárolt cukrot energiaforrásként felhasználni a glikogenolízis révén. Ez a folyamat a májban és az izmokban tárolt glikogént glükózzá bontja, amely aztán energiaforrásként felhasználható. Az inzulin egy központi anyagcsere-szabályozó mechanizmus. Az inzulin más testrendszerek számára is vezérlőjelként szolgál (például a testsejtek aminosavfelvétele). Ezenkívül számos más anabolikus hatása is van a szervezetben. Az inzulin befolyásolja az érrendszeri megfelelőséget és a kogníciót.
Az emberi inzulin egy 51 aminosavból álló peptidhormon, amelynek molekulatömege 5808 Da. Az inzulint a hasnyálmirigyben található Langerhans-szigetek termelik. A név a latin insula szóból származik, ami "szigetet" jelent. Az inzulin szerkezete állatfajonként némileg eltér. A különböző állati forrásokból származó inzulin eltérő hatással van az emberi szénhidrát-anyagcsere folyamatára. A sertésinzulin különösen közel áll az emberi változathoz. Így a cukorbetegek saját inzulin előállítása helyett sertésből kivont inzulint is szedhetnek.
Hogyan termelődik és hogyan szabadul fel az inzulin?
Az inzulint a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteiben lévő beta-sejtek állítják elő. A bioszintézis több lépésben történik: először a sejtben képződik a preproinzulin, amelyből a sejten belül proinzulin keletkezik; a proinzulinból enzimatikusan elhasadva jön létre a funkcionális inzulin és a hozzá társuló C-peptid. Az inzulint tárolt vezikulákban raktározzák, majd szabályozott exocitózissal kerül a keringésbe.
A kiürülést elsősorban a vér glükózszintje szabályozza: megnövekedett glükózfelvétel a beta-sejtben növeli az ATP/ADP arányt, ez bezárja a KATP-csatornákat, membrán-depolarizációt okoz, ami Ca2+ beáramlást és végül inzulin-felszabadulást vált ki. Egyéb serkentők: bizonyos aminosavak, incretinek (például GLP-1, GIP) és a paraszimpatikus idegrendszer aktivitása. Gátló hatásúak például a katecholaminok és a somatostatin.
Az inzulin főbb élettani hatásai
- Glükózfelvétel növelése: izom- és zsírszövetben elősegíti a GLUT4 transzportját a sejthártyára, így gyorsítja a glükózbevitelt.
- Glikogénszintézis serkentése: a májban és az izmokban fokozza a glikogénképződést (gátolja a glikogenolízist).
- Gátolja a glukoneogenezist: a májban csökkenti az új glükóz termelését.
- Lipidanyagcsere szabályozása: ösztönzi a lipogenezist és gátolja a lipolízist, ezáltal csökkenti a keringő zsírsavak szintjét.
- Fehérjeszintézis: fokozza az aminosavfelvételt és a fehérjeszintézist, gátolja a fehérjebontást.
- Anabolikus és növekedéstámogató hatás: serkenti a sejtek növekedését és differenciálódását.
- Érrendszeri és idegrendszeri hatások: befolyásolja az érfal működését és szerepe van az agyi anyagcserében, a kogníció támogatásában.
Szerkezeti és klinikai megjegyzések
Az inzulin két peptidláncból áll (A- és B-lánc), melyeket diszulfid-kötések kapcsolnak össze; összesen 51 aminosavból áll és a molekulatömege körülbelül 5808 Da. Történetileg állati forrásból (például sertés) nyert inzulint is alkalmaztak, mivel ezek szerkezete hasonlít az emberi inzulinhoz. Ma a legtöbb inzulin rekombináns DNS-technológiával előállított emberi inzulin vagy inzulin-analóg.
A klinikában fontos laboratóriumi jelző a C-peptid, amely segít megítélni, mennyi inzulint termel a beteg saját szervezete (mivel a terápiás inzulin nem tartalmaz C-peptidet). Az inzulinhiány vagy elégtelen hatás különböző módon jelentkezik: a súlyos hiány ketózishoz és diabetikus ketoacidózishoz vezethet, míg krónikus emelkedett vércukor súlyos szövődmények (érrendszeri, vesekárosodás, látásromlás, neuropátia) kialakulásához járulhat hozzá.
Inzulin kezelés és formák
- Injekciós készítmények: gyorshatású (pl. lispro, aspart), rövidhatású, közepes és hosszú hatású (pl. glargin, detemir) inzulinok.
- Inzulinpumpa: folyamatos bőr alatti infúzió, amelyet főként 1-es típusú cukorbetegek használnak.
- Inhalációs inzulin és más új alkalmazások: korlátozottan elérhető alternatívák.
- Monitorozás: önellenőrzés vércukormérővel és hosszú távon a HbA1c követése.
Hipoglikémia és egyéb kockázatok
Az inzulin-terápia egyik fő kockázata a hipoglikémia (alacsony vércukorszint). Tünetek lehetnek: izzadás, remegés, éhség, zavartság, súlyos esetben eszméletvesztés. Rövid távú kezelésként gyorsan felszívódó szénhidrát (pl. gyümölcscukor, gyümölcslé) adása javasolt; súlyos esetben orvosi beavatkozás szükséges.
Az inzulin szerepe a cukorbetegségben
A cukorbetegség két fő típusa az inzulin szempontjából:
- 1-es típusú cukorbetegség: autoimmun károsodás miatt a beta-sejtek elpusztulnak, a szervezet nem termel elegendő inzulint — külső inzulinpótlás szükséges.
- 2-es típusú cukorbetegség: kezdetben inzulinrezisztencia áll fenn (a sejtek kevésbé reagálnak az inzulinra), később a beta-sejtek kimerülhetnek és az inzulintermelés is csökkenhet.
Összefoglalva, az inzulin alapvető hormon az anyagcsere szabályozásában: nem csak a vércukor csökkentésére szolgál, hanem számos anabolikus folyamatot és élettani rendszert befolyásol. A modern terápiák célja a cukorbetegek anyagcseréjének minél stabilabb, biztonságosabb szabályozása, miközben minimalizálják a hipoglikémia és más szövődmények kockázatát.
Történelem
Nicolae Paulescu, a bukaresti Orvosi és Gyógyszerészeti Egyetem román fiziológiaprofesszora volt az első, aki izolálta az inzulint. Ezt 1916-ban tette. Pankreinnek nevezte el. Úgy izolálta, hogy kifejlesztett egy vizes hasnyálmirigy-kivonatot, amely cukorbeteg kutyának beadva bizonyította, hogy normalizáló hatással van a vércukorszintre. Kísérleteit az I. világháború miatt félbe kellett szakítania. 1921 elején négy tanulmányt írt a Bukarestben végzett munkájáról és a cukorbeteg kutyán végzett kísérleteiről. Még ugyanebben az évben részletesen kifejtette munkáját, amikor egy terjedelmes értekezést publikált a cukorbeteg állatba beadott hasnyálmirigy-kivonat hatásáról, amelyet ő ún: "Research on the Role of the Pancreas in Food Assimilation", a cikket 1921. június 22-én kapta meg az "Archives Internationales de Physiologie" , a cikk fénymásolata elérhető a Gerstein Tudományos Információs Központban.https://insulin.library.utoronto.ca/islandora/object/insulin%3AT10137.
Dr. Frederick Banting, egy általános orvos, aki a londoni University of Western Ontario-on ortopédiát és antropológiát is tanított részmunkaidőben, amikor Paulescu publikálta a már kifejlesztett vizes hasnyálmirigy-kivonatra vonatkozó kutatásait, és Charles Best, a Torontói Egyetem 22 éves orvostanhallgatója, aki akkoriban Dr. Frederick Banting sebész asszisztenseként dolgozott, szintén hasonló kísérleteket végzett, miközben a cukorbetegség gyógymódját próbálta megtalálni. Ezekben a kísérletekben kutyákat is használtak.
Először akkor tudták meg, hogy az inzulin képes szabályozni a cukorbetegséget, amikor inzulint fecskendeztek egy 14 éves Leonard Thompson nevű fiúba, aki cukorbetegségben haldoklott. Az injekció után életben maradt. Banting 1923-ban John Macleoddal együtt elnyerte az inzulin felfedezéséért az élettani vagy orvosi Nobel-díjat. Best és Paulescu ekkor még nem részesült kitüntetésben.
Az első genetikailag módosított, szintetikus "emberi" inzulint 1977-ben Herbert Boyer állította elő laboratóriumban E. coli segítségével.
Kérdések és válaszok
K: Mi az az inzulin?
V: Az inzulin egy olyan hormon, amelyet a hasnyálmirigy állít elő a szervezetben, és amely szabályozza a vér glükózszintjét. Elősegíti a cukor felszívódását a vérből, és zsírsejtekben tárolja azt.
K: Mi a cukorbetegség?
V: A cukorbetegség olyan betegség, amikor az emberek nem tudnak a szükségleteiknek megfelelő mennyiségű inzulint előállítani, vagy egyáltalán nem képesek inzulint termelni.
K: Hogyan használja fel az emberi szervezet a tárolt cukrot energiaforrásként?
V: Amikor a vércukorszint egy bizonyos szint alá csökken, az emberi szervezet elkezdi a tárolt cukrot energiaforrásként használni a glikogenolízis révén. Ez a folyamat a májban és az izmokban tárolt glikogént glükózzá bontja, amely aztán energiaforrásként használható.
K: Milyen egyéb hatása van az inzulin szervezetünkre?
V: Amellett, hogy az inzulin központi anyagcsere-szabályozó mechanizmus, ellenőrző jelként is működik más testrendszerek számára (például a testsejtek aminosavfelvétele), és számos más anabolikus hatással is rendelkezik testünkben.
K: Hol termelődik az inzulin a szervezetünkben?
V: Az inzulint a hasnyálmirigyünkben található, Langerhans-szigetnek nevezett speciális sejtek termelik.
K: Hány aminosavat tartalmaz az emberi inzulin?
V: Az emberi inzulin 51 aminosavat tartalmaz, molekulatömege 5808 Da.
K: A cukorbetegek ahelyett, hogy saját maguk termelnék az inzulint, beadhatják az állatoktól származó inzulint?
V: Igen, a sertésinzulin (disznóinzulin) különösen közel áll az emberi változathoz, így a cukorbetegek saját inzulin előállítása helyett ezt a fajta állati eredetű inzulint is bevehetik.
Keres