Влияние инсулина на организм человека
Инсулин – биологически активное вещество, белковый гормон, который вырабатывается β-клетками островкового аппарата (островки Лангерганса) поджелудочной железы. Оказывает влияние на метаболические процессы всех тканей организма. Главная функция инсулина – снижение уровня глюкозы в крови. Нехватка данного гормона может привести к развитию сахарного диабета.
Молекула инсулина состоит из 2 полипептидных цепей, включающих 51 аминокислотный остаток: А-цепь (содержит 21 аминокислотный остаток) и В-цепь (содержит 30 аминокислотных остатков). Соединяются полипептидные цепи через остатки цистеина двумя дисульфидными мостиками, в A-цепи расположена третья дисульфидная связь.
Благодаря действию инсулина возрастает проницаемость плазматических мембран в отношении глюкозы, активируются основные ферменты гликолиза. Он оказывает влияние на превращение глюкозы в гликоген, происходящее в мышцах и печени, стимулирует синтез белков и жиров. Помимо этого, обладает антикатаболическим действием, подавляя активность ферментов, участвующих в расщеплении гликогена и жиров.
Традиционная или комбинированная инсулинотерапия характеризуется введением смеси препаратов короткой и средней/длинной продолжительности действия в одной инъекции. Она применима при лабильном течении диабета.
В случае, когда β-клетки вырабатывают недостаточно инсулина, развивается сахарный диабет 1-го типа. При диабете 2-го типа ткани и клетки неспособны должным образом реагировать на этот гормон.
Действие инсулина
Инсулин тем или иным образом затрагивает все виды обмена веществ в организме, но, в первую очередь, он участвует в углеводном обмене. Его действие обусловлено усилением скорости транспорта излишка глюкозы через мембраны клеток (за счет активации внутриклеточного механизма, регулирующего количество и эффективность мембранных белков, доставляющих глюкозу). В результате происходит стимулирование инсулиновых рецепторов, а также активируются внутриклеточные механизмы, влияющие на усвоение клетками глюкозы.
Жировая и мышечная ткани являются инсулинозависимыми. При поступлении пищи, богатой углеводами, гормон вырабатывается и вызывает повышение уровня сахара в крови. Когда показатель глюкозы в крови опускается ниже физиологического уровня, выработка гормона замедляется.
Виды действия инсулина на организм:
- метаболическое: повышение усвоения глюкозы и других веществ клетками; активация ключевых ферментов процесса окисления глюкозы (гликолиза); рост интенсивности синтеза гликогена (ускоряется депонирование гликогена путем полимеризации глюкозы в клетках печени и мышц); падение интенсивности глюконеогенеза посредством синтеза в печени глюкозы из различных веществ;
- анаболическое: усиливает абсорбцию аминокислот клетками (чаще всего валина и лейцина); увеличивает транспорт в клетки ионов калия, магния и фосфат-ионов; повышает репликацию дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и биосинтез белка; ускоряет синтез жирных кислот с последующей их этерификацией (в печени и жировой ткани инсулин способствует преобразованию глюкозы в триглицериды, а при его недостатке происходит мобилизация жиров);
- антикатаболическое: угнетение гидролиза белков с уменьшением степени их деградации; уменьшение липолиза, снижающее поступление в кровь жирных кислот.
Инъекции инсулина
Норма инсулина в крови взрослого человека составляет 3–30 мкЕД/мл (до 240 пмоль/л). Для детей младше 12 лет этот показатель не должен превышать 10 мкЕД/мл (69 пмоль/л).
У здоровых людей уровень гормона колеблется в течение дня и достигает своего пика после приема пищи. Цель инсулинотерапии – не только поддержать этот уровень на протяжении всего дня, но и имитировать пики его концентрации, для чего гормон вводят непосредственно перед едой. Доза подбирается врачом индивидуально для каждого пациента с учетом уровня глюкозы в крови.
Базальная секреция гормона у здорового человека составляет около 1 ЕД в час, она необходима, чтобы подавлять работу альфа-клеток, продуцирующих глюкагон, являющийся основным антагонистом инсулина. При приеме пищи секреция усиливается до 1–2 ЕД на 10 г принятых углеводов (точное количество зависит от многих факторов, в т. ч. общего состояния организма и времени суток). Этот перепад позволяет установить динамическое равновесие, обусловленное повышенной выработкой инсулина в ответ на возросшую потребность в нем.
У людей с сахарным диабетом 1-го типа выработка гормона снижена или же отсутствует полностью. В таком случае необходима заместительная инсулинотерапия.
Вследствие перорального приема гормон разрушается в кишечнике, поэтому его вводят парентерально, в виде подкожных инъекций. При этом чем меньше будут суточные колебания уровня глюкозы, тем ниже риск развития различных осложнений сахарного диабета.
При получении недостаточного количества инсулина возможно развитие гипергликемии, если же гормон поступил в избытке, вероятна гипогликемия. В связи с этим к инъекциям препарата следует относиться ответственно.
Снижающие эффективность терапии ошибки, которых следует избегать:
- применение препарата с истекшим сроком годности;
- нарушение правил хранения и транспортировки препарата;
- нанесение спирта на участок для инъекции (спирт оказывает разрушающее действие на гормон);
- использование поврежденной иглы или шприца;
- слишком быстрое извлечение шприца после инъекции (из-за риска потери части препарата).
Традиционная и интенсифицированная инсулинотерапия
Традиционная или комбинированная инсулинотерапия характеризуется введением смеси препаратов короткой и средней/длинной продолжительности действия в одной инъекции. Она применима при лабильном течении диабета. Основным преимуществом является возможность сократить количество инъекций до 1–3 в сутки, однако достичь полноценной компенсации углеводного обмена при таком способе лечения невозможно.
Традиционное лечение сахарного диабета:
- достоинства: простота введения препарата; отсутствие необходимости частого контроля гликемии; возможность проведения лечения под контролем глюкозурического профиля;
- недостатки: необходимость строгого соблюдения диеты, режима дня, сна, отдыха и физических нагрузок; обязательный и регулярный прием пищи, привязанный к введению препарата; невозможность поддержания уровня глюкозы на уровне физиологических колебаний; повышенный риск развития гипокалиемии, артериальной гипертонии и атеросклероза вследствие постоянной гиперинсулинемии, характерной для этого способа лечения.
Комбинированная терапия показана пациентам пожилого возраста в случае сложностей с усвоением требований интенсифицированной терапии, при психических расстройствах, низком образовательном уровне, потребности в постороннем уходе, а также недисциплинированным больным.
Для проведения интенсифицированной инсулинотерапии (ИИТ) пациенту назначается доза, достаточная для утилизации поступающей в организм глюкозы, с этой целью вводятся инсулины, призванные имитировать базальную секрецию, и отдельно препараты короткого действия, обеспечивающие пики концентрации гормона после приема пищи. Суточная доза препарата состоит из инсулинов короткого и длительного действия.
У людей с сахарным диабетом 1-го типа выработка гормона снижена или же отсутствует полностью. В таком случае необходима заместительная инсулинотерапия.
Лечение сахарного диабета по схеме ИИТ:
- достоинства: имитирование физиологической секреции гормона (базальной стимулированной); более свободный режим жизни и распорядка дня у пациентов с использованием «либерализированной диеты» с вариабельностью времени приемов пищи и набора продуктов; улучшение качества жизни больного; эффективный контроль за метаболическими нарушениями, обеспечивающий предотвращение поздних осложнений;
- недостатки: необходимость систематического самоконтроля гликемии (до 7 раз в сутки), потребность в специальном обучении, изменение образа жизни, дополнительные затраты на учебу и средства самоконтроля, повышение склонности к гипогликемиям (особенно вначале ИИТ).
Обязательные условия применения ИИТ: достаточный уровень интеллекта пациента, способность к обучению, умение практической реализации приобретенных навыков, возможность приобрести средства самоконтроля.
Виды инсулина
Медицинский инсулин бывает базальным или болюсным. Базальный действует на протяжении 24 часов, в связи с чем вводится 1 раз в сутки. Благодаря этому удается поддерживать постоянное значение уровня сахара в крови в течение всего времени действия препарата. Пик эффекта у такого инсулина отсутствует. Болюсный, попадая в кровь, вызывает быстрое снижение концентрации глюкозы и используется для коррекции ее уровня при приеме пищи.
Три основных характеристики (профиль действия) гормона инсулин:
- начало действия препарата – время от введения до попадания гормона в кровь;
- пик – период, когда снижение уровня сахара достигает своего максимума;
- общая продолжительность – промежуток времени, в который уровень сахара остается в пределах нормы.
По продолжительности действия препараты инсулина с учетом профиля их действия разделяют на следующие группы:
- ультракороткий: действие непродолжительное, обнаруживается в крови в течение нескольких секунд после инъекции (от 9 до 15 мин), пик эффекта наступает через 60–90 минут, продолжительность действия – до 4 часов;
- короткий: действие начинается через 30–45 мин и длится 6–8 часов. Пик эффективности приходится на 2–4 часа после инъекции;
- средней продолжительности: эффект наступает спустя 1–3 часа, пик – 6–8 часов, продолжительность – 10–14, иногда до 20 часов;
- длительного действия: продолжительность 20–30 часов, иногда до 36 часов, данный вид гормона не имеет пика действия;
- сверхдлительного действия: продолжительность до 42 часов.
При применении инсулина пролонгированного действия могут быть назначены 1–2 инъекции в сутки, короткодействующего – 3–4. Если необходимо быстро скорректировать уровень глюкозы, используются препараты ультракороткого действия, так как они позволяют добиться этого в более короткий срок. Смешанные инсулины содержат гормон и короткого, и пролонгированного действия, при этом их соотношение бывает от 10/90% до 50/50%.
Дифференциация инсулинов по видовому признаку:
- крупного рогатого скота – разница с человеческим составляет 3 аминокислоты (в России не используется);
- свиной – разница с человеческим в 1 аминокислоту;
- китовый – отличается от человеческого 3 аминокислотами;
- человеческий;
- комбинированный – включает экстракты поджелудочных желез разных видов животных (на данный момент уже не применяется).
Жировая и мышечная ткани являются инсулинозависимыми. При поступлении пищи, богатой углеводами, гормон вырабатывается и вызывает повышение уровня сахара в крови.
Классификация по степени очистки гормона:
- традиционный: экстрагируется кислым этанолом, в процессе очистки фильтруется, высаливается и многократно кристаллизуется (данный способ не обеспечивает очистку препарата от примесей других гормонов поджелудочной железы);
- монопиковый: пройдя традиционную очистку, он подвергается фильтрации на геле;
- монокомпонентный: проходит более глубокую очистку с помощью молекулярного сита и ионообменной хроматографии на DEAE-целлюлозе. При данном методе очистки степень чистоты препарата составляет 99%.
Препарат вводится подкожно с помощью инсулинового шприца, шприца-ручки или инсулиновой помпы-дозатора. Наиболее распространено введение шприц-ручкой, менее болезненное и более удобное в применении по сравнению с обычным инсулиновым шприцом.
Инсулиновая помпа преимущественно применяется в США и Западной Европе. К ее достоинствам можно отнести максимально точную имитацию физиологической секреции инсулина, отсутствие необходимости самостоятельно вводить препарат, возможность практически безошибочно контролировать уровень глюкозы в крови. К недостаткам относится сложность устройства, вопрос его фиксации на пациенте, осложнения от постоянно находящейся в теле иглы для подачи дозы гормона. На данный момент инсулиновая помпа является наиболее перспективным устройством для введения препарата.
Кроме того, уделяется особое внимание разработке новых методов инсулинотерапии, способных создавать постоянную концентрацию гормона в крови и автоматически вводить дополнительную дозу при повышении уровня сахара.
Видео с YouTube по теме статьи:
Белковый гормон инсулин — важнейший элемент метаболических процессов во всех тканях человеческого организма, выполняющий такую значимую функцию, как уменьшение концентрации глюкозы в крови. Однако, функциональные возможности инсулина очень многогранны, поскольку он затрагивает все виды обменных процессов в организме человека и не ограничивается одной лишь регулировкой углеводного баланса. Нарушение выработки инсулина и его воздействия на ткани, являются основополагающими факторами развития опасного патологического состояния – сахарного диабета.
Образование, синтез и секреция инсулина в клетках
Основной предпосылкой к синтезу и секреции инсулина в клетках является увеличение показателей глюкозы в крови. Помимо этого, дополнительным физиологическим стимулом выделения инсулина служит сам процесс принятия пищи, причём не только глюкозосодержащих, углеводных продуктов питания.
Синтез инсулина
Биосинтез этого белкового гормона — сложный процесс, имеющий ряд непростых биологических этапов. Прежде всего, в организме формируется неактивная форма белковой молекулы инсулина, которая носит название проинсулин. Этот прогормон, предшественник инсулина, является важным показателем функциональности поджелудочной железы. Далее, в процессе синтеза, после ряда химических преобразований, проинсулин приобретает активную форму.
Выработка инсулина у здорового человека осуществляется на протяжении всего дня и ночи, однако наиболее значительная продукция этого пептидного гормона наблюдается сразу после утреннего приёма пищи.
Секреция
Инсулин, как биологически активный элемент, вырабатываемый поджелудочной железой, усиливает свою секрецию вследствие следующих процессов:
- Повышенное содержание сахара в сыворотке крови на этапе развития сахарного диабета. В последующем, падение инсулина будет прямо пропорционально росту сахара.
- Высокий коэффициент свободных жирных кислот. На фоне стойкого увеличения жировой массы организма (ожирения), происходит значительное нарастание количества свободных жирных кислот в крови. Данные процессы имеют пагубное воздействие на здоровье человека, провоцируют избыточную секрецию сахаропонижающего гормона, повреждают клеточную структуру тканей, способствуют развитию опасных патологий.
- Влияние аминокислот, преимущественно аргинина и лейцина. Эти органические соединения стимулируют выработку инсулина из поджелудочной железы. Чем больше аминокислот в организме – тем больше инсулина высвобождается.
- Увеличенные показатели кальция и калия. Повышенная концентрация данных веществ увеличивает секрецию белково-пептидного гормона, который высвобождается в связи с резким изменением условий биологической среды.
- Воздействие гормонов, производимых клетками пищеварительной системы и поджелудочной железы. К таким гормонам относятся: гастрин, холецистокинин, секретин и прочие. Эти активные вещества приводят к умеренному увеличению секреции инсулина и вырабатываются клетками желудка, сразу после принятия пищи.
- Кетоновые тела — химические соединения, образованные печенью и являющиеся промежуточными продуктами метаболических процессов: углеводного, белкового и жирового. Превышение показателей этих веществ в организме, свидетельствует о патологическом нарушении в обмене веществ и, как следствие, дополнительной секреции инсулина.
Гормоны стресса, такие как адреналин, норадреналин и кортизол, провоцируют значительный выброс инсулина в кровь. Эти активные вещества внутренней секреции вырабатываются во время острого перенапряжения, с целью мобилизации организма.
Стрессовые процессы протекают на фоне резкого скачка показателей сахара в крови, что является непосредственным условием выживания организма в опасных ситуациях. Существует понятие – стрессорная гипергликемия, гормональная реакция, которая характеризуется увеличением концентрации глюкозы в крови, в период сильных нервных расстройств.
Механизм действия гормона
Механизмы воздействия этого жизненно важного фермента на метаболизм бывают различны. Всё зависит от того, какие именно обменные процессы рассматривать:
Углеводный обмен
Влияние инсулина, в этом случае, заключается в повышении пропускной способности клеточных структур для глюкозы. Также, пептидно-белковый гормон способствует образованию и усилению синтеза важного фермента – глюкокиназы, ускоряя тем самым процесс расщепления глюкозы в клетках (гликолиз). Помимо этого, инсулин увеличивает активность ключевых белковых молекул гликолиза, а также, приумножает их количество. Сахаропонижающий гормон подавляет глюконеогенез, который характеризуется образованием молекул глюкозы в печени и почках, из неуглеводных соединений.
Белковый обмен
Особая заслуга инсулина в метаболизме белков заключается в активизации транспортной функции аминокислот в мышечные ткани и печень. Под воздействием пептидного гормона происходит усиление синтеза белков в мышечных тканях и внутренних органах, а также, он препятствует распаду белка в организме. Инсулин стимулирует рост внутриклеточных структур, способствует размножению и делению клеток.
Жировой обмен
Инсулин снижает скорость расщепления жиров (липолиз) в жировых тканях и печени. Также, белковый гормон может активизировать синтез нейтральных жиров (триацилглицеролов) в жировой ткани человеческого организма. Инсулин способен ускорять синтез органических жирных кислот, и тормозить синтез кетоновых тел в тканях печени. Избыток кетоновых тел свидетельствует о сбоях и патологических изменениях в печени.
Регуляция сахара в крови
Механизм регуляции содержания глюкозы в крови у здоровых людей может осуществляться при помощи употребления тех или иных продуктов питания. В то время как людям, страдающим сахарным диабетом, в урегулировании показателей сахара помогает приём определённых лекарственных препаратов.
Регулирование углеводного метаболизма происходит на разных уровнях организации биологических систем: клеточном, тканевом, органном и организменном. Корректировка глюкозного содержания осуществляется исходя из ряда факторов, среди которых определяющее значение имеет общее состояние здоровья пациента, наличие прочих патологий, качество и образ жизни.
Гипергликемия и гипогликемия
Гипергликемия и гипогликемия — это два патологических процесса, развивающихся на фоне нарушения уровня глюкозы в организме. Данные патологии могут иметь очень тягостные последствия для больного, поэтому крайне важно вовремя обратить внимание на характерные симптомы этих недугов и организовать безотлагательную терапию!
Гипергликемия – состояние, для которого характерно стойкое повышение сахара в плазме крови. У людей, больных диабетом, спровоцировать развитие гипергликемии могут следующие факторы: переедание, употребление вредных продуктов, нарушение правил пищевого поведения, отсутствие минимальных физических нагрузок, злоупотребление сахаросодержащими продуктами, стрессовые состояния или не поставленная вовремя инсулиновая инъекция.
Также рекомендуем ознакомиться: виды и выбор инсулинового шприца.
Симптоматика этого состояния:
- Сильное чувство жажды.
- Частые позывы к мочеиспусканию.
- Головные боли и потеря концентрации внимания.
- Чувство сильного переутомления.
- Появление «звёздочек» перед глазами.
В терапии гипергликемии, приоритетное значение уделяется тщательному контролю за показателями глюкозы, при помощи специального аппарата, и строгому соблюдению лечебной диеты. Также, врачом назначаются лекарственные медикаменты, понижающие глюкозу в кровотоке.
Гипогликемия
Патологический процесс, протекающий на фоне падения глюкозного содержания в кровотоке. При этом все системы человеческого организма страдают от энергетического голодания, но в большей степени нарушается деятельность мозга. Гипогликемия может появляться по ряду причин: избыточное выделение инсулина в поджелудочной железе, высокое содержание инсулина в организме, расстройство углеводного обмена в печени или сбои в работе надпочечников.
Стандартные проявления гипогликемии:
- Повышенное чувство тревожности и беспокойства.
- Болезненные ощущения в голове, пульсация.
- Нервозность и раздражительность.
- Постоянное чувство голода.
- Чувство жжения и дискомфорта в подложечной зоне.
- Дрожание мышц.
- Аритмия и тахикардия.
Схема лечения заболевания напрямую зависит от стадии развития патологического процесса. На начальном этапе формирования недуга, больному показано употребление продуктов с высоким содержанием сахара. Больному могут быть прописаны инъекции инсулина «Левемир», который способен предотвратить развитие данной болезни практически на 70%, благодаря медленному поступлению в кровь.
На более поздних стадиях недуга существует необходимость внутривенного введения раствора глюкозы, во избежание необратимых последствий в головном мозге. Самые последние стадии гипогликемии поддаются терапии исключительно в палате интенсивной терапии.
Диабет 1 типа
Сахарный диабет 1 типа – это аутоиммунная эндокринная патология, связанная с тотальной нехваткой инсулина в организме. Самостоятельная выработка белково-пептидного гормона практически полностью прекращена. Предпосылкой развития болезни является расстройство иммунной системы человека. Нередко, диабет этого типа развивается вследствие сильнейшего эмоционального потрясения или по причине генетической предрасположенности.
Больные ощущают целый комплекс мучительных проявлений болезни: резкое снижение массы тела, стремительное ухудшение самочувствия, бессилие, сухость кожных покровов, незаживающие раны. Помимо этого, происходит обезвоживание организма, за счёт частого мочеиспускания, к которому, в свою очередь, приводит синдром постоянной жажды.
Терапия
Люди, имеющие это заболевание, нуждаются в инсулинотерапии на ежедневной основе. Важно понимать, что диабет 1 типа неизлечим, поскольку ни один медикаментозный препарат не в силах возродить клетки, отмирающие на протяжении этой тяжёлой болезни.
Пристальный контроль сахара в кровотоке и инсулинотерапия – единственно возможные методы лечения заболевания. В связи с острой нехваткой природного инсулина в организме заболевшего, врачом прописываются прямые модифицированные аналоги инсулина человека, такие как «Новорапид». Этот ультракороткий инсулин оказывает действие уже через 10 минут, после введения, в то время как короткий инсулин человека срабатывает не ранее чем через полчаса. Воздействие быстрых видов инсулина длится порядка 5 часов.
Диабет 2 типа
Эта патология обусловлена аномально-высоким содержанием сахара в сыворотке крови. Для заболевания этого типа характерно расстройство восприимчивости тканей и клеток организма к инсулину. Этот вид диабета наиболее распространён среди заболевших. Основными провокаторами недуга считаются:
- Ожирение.
- Нерациональное питание.
- Гиподинамия — малоподвижный образ жизни.
- Наличие близких родственников, имеющих подобную патологию.
- Стабильно высокое давление.
Что происходит с организмом человека при диабете 2 типа?
После стандартного принятия пищи происходит ощутимое увеличение показателей сахара, в то время как, поджелудочная железа не способна высвобождать инсулин, что характерно для высокого уровня глюкозы. Вследствие этого процесса ослабевает клеточная чувствительность, ответственная за распознавание сахаропонижающего гормона. Это состояние именуется как инсулинорезистентность, устойчивость клеточной оболочки к влиянию инсулина.
Диагностика
Для выявления заболевания проводятся следующие исследования:
- Лабораторный анализ крови на глюкозу.
- Определение уровня гликозилированного гемоглобина. Его показатели сильно превышены у лиц, страдающих диабетом.
- Тест на толерантность к глюкозе.
- Анализ мочи на сахар и кетоновые соединения.
Несвоевременное проведение диагностических мероприятий и отсутствие должного лечения диабета 2 типа, может привести больного к серьёзным осложнениям, часто имеющим скрытое развитие. К наиболее распространённым осложнениям относятся: развитие дисфункции почек, завышенные показатели артериального давления (гипертония), нарушение зрительной функции и катаракта, поражение тканей нижних конечностей и образование язв.
Видео: Зачем нужен инсулин и как работает?
Важно понимать всю серьёзность этого заболевания эндокринной системы и постараться предотвратить развитие недуга, посредством ранней диагностики, грамотной схемы лечения и соблюдения строгих диетических рекомендаций. В противном случае, патологические процессы сахарного диабета могут привести к необратимым последствиям для здоровья человека.
>
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
