В 1954 году Ф. Стэнглер расшифровал первичную структуру молекулы инсулина, который первым стал белком с известной последовательностью аминокислот. Как оказалось, инсулин состоит из двух полипептидных цепей, отличающихся количеством остатков аминокислот и соединенных парой дисульфидных связей. Инсулин относится к низкомолекулярным полипептидам, его строение обусловливает правильное взаимодействие с рецепторами и проявление биологического действия.
Синтез инсулина в поджелудочной железе
В В-клетках островков Лангерганса, в их эндоплазматических ретикулумах, синтезируется препроинсулин, который способствует преобразованию стволовых клеток в В-клетки. Когда от препроинсулина отщепляется сигнальный полипептид, он превращается в проинсулин. Этот процесс длится около пятнадцати минут. Отщепившийся сигнальный полипептид регулирует регенерацию В-клеток.
В аппарате Гольджи при помощи протеаз в течение получаса от проинсулина отщепляется С-пептид, а через три часа в малых секреторных гранулах зреют кристаллы активного инсулина. Спустя двое суток инсулин созревает, накапливаясь в образующихся секреторных гранулах. С-пептид имеет важное значение, предотвращая развитие осложнений сахарного диабета, стабилизируя микроциркуляцию.
Готовый к действию инсулин хранится в более чем десяти тысячах секреторных гранул В-клеток поджелудочной железы. В одной грануле содержится около трехсот тысяч молекул инсулина.
Секреция инсулина
Секреторные гранулы, содержащие активный инсулин, мигрируют к мембране В-клеток, сливаются с ней, растворяя в месте контакта, чем обеспечивают выход инсулина наружу. Выходу инсулина способствуют ионы кальция, которые облегчают экзоцитоз и влияют на функции сократительных белков.
Секреция инсулина регулируется также нервной системой: симпатическая нервная система угнетает секрецию инсулина, а парасимпатическая – усиливает. Выброс инсулина находится на минимальном уровне при любых формах стресса, когда потребность в углеводах и жирах возрастает, например, при нервной и физической нагрузке, а также при голодании.
Главная регуляторная роль в секреции инсулина отводится пищевым стимулам. Поступающая из желудочно-кишечного тракта глюкоза способствует большему высвобождению инсулина, так как дополнительно активирует секрецию других гормонов, таких, как глюкагон, секретин, гастрин, стимулируя и энтероинсулярную секрецию инсулина.
Действие инсулина
Инсулин осуществляет свое действие через соответствующие рецепторы, период полужизни которых составляет около десяти часов, то есть они находятся в постоянном процессе синтеза и распада. Инсулиновые рецепторы обнаруживаются практически во всех видах клеток, различаясь количеством, например, в клетке печени этих рецепторов более ста тысяч, а в эритроцитах – всего сорок.
Основная функция инсулина – снижение уровня глюкозы в крови посредством усиления ее поглощения клетками тканей, активация гликолиза, увеличение синтеза гликогена и снижение процессов глюконеогенеза. Инсулин усиливает усвоение клетками аминокислот, усиливает транспортировку ионов калия, магния и фосфора в клетки, усиливает биосинтез белка и репликацию ДНК, снижает деградацию белков и влияет на расщепление жиров.
Глюкозу и другие вещества инсулин транспортирует к В-клеткам поджелудочной железы, где они метаболизируются с образованием АТФ. Сам инсулин в половине случаев метаболизируется в печени, и в достаточно большом количестве - почками.
Не так давно выяснено, что эритроциты обладают способностью связывать избыток инсулина, отдавая его при необходимости в кровоток, чем стабилизируют в организме активную концентрацию этого гормона.
Светлана Шимкович
