Андрей Смирнов
Время чтения: ~28 мин.
Просмотров: 2

Инсулин короткого действия: механизм действия, виды препаратов, способ применения

Сокращения и аббревиатуры, присутствующие на странице:
  • p85, p110 (protein 85, protein 110) – название произошло от молекулярной массы белков  85 кДа и 110 кДа, субъединицы фермента фосфоинозитол-3-киназы,
  • IRS (insulin receptor substrate) – субстрат инсулинового рецептора,
  • PDK1 (3-phosphoinositide dependent protein kinase-1) – 3-фосфоинозитол-зависимая протеинкиназа-1,
  • DNA-PK (DNA-dependent protein kinase) – ДНК-зависимая протеинкиназа,
  • AKT1 (RAC-alpha serine/threonine-protein kinase) – серин-треониновая киназа, иначе называется протеинкиназа B,
  • PIP3 (phosphatidylinositol (3,4,5)-trisphosphate) – фосфатидилинозитол-(3,4,5)-трифосфат (ФИФ3),
  • Shc (Src (homology 2 domain containing) transforming protein 1) – белок семейства src-киназ, является субстратом инсулинового рецептора,
  • Grb (growth factor receptor bound protein) – белок, связывающийся с рецептором фактора роста, является субстратом инсулинового рецептора,
  • Ras – белок семейства ГТФ-аз, относится к онкогенам,
  • GAP (GTPase activating factor) – белок, активирующий ГТФ-азную активность белка Ras,
  • GEF (GTF exchange factor) – белок, ускоряющий диссоциацию комплекса Ras-ГДФ,
  • SOS (son of sevenless) – белок, участвующий в обмене ГДФ на ГТФ,
  • Raf -–белок, относящийся к семейству серин-треониновых протеинкиназ,
  • MAPK (mitogen-activated protein kinase) – митоген-активируемая протеинкиназа,
  • ERK (extracellular signal-regulated kinase) – киназа, регулируемая внеклеточным сигналом (синоним MAPK),
  • MAPK-K (mitogen-activated protein kinase kinase) – киназа митоген-активируемой киназы,
  • MEK (MAPK/ERK kinase) – киназа ферментов MAPK и ERK (синоним MAPK-К),
  • CREB (cAMP response element-binding protein) – белок, связывающийся с цАМФ-чувствительным элементом (на ДНК),
  • CRE (cAMP-response elements) – участки ДНК, регулируемые за счет изменения количества цАМФ в клетке (при участии белка CREB)/

Активация инсулинового рецептора

Рецептор инсулина представляет собой гликопротеин, построенный из двух димеров, каждый из которых состоит из α- и β-субъединиц,(αβ)2. Обе субъединицы кодируются одним геном 19 хромосомы и формируются в результате частичного протеолиза единого предшественника.  Период полужизни рецептора составляет 7-12 часов.

При связывании инсулина с рецептором изменяется конформация рецептора и они связываются друг с другом, образуя микроагрегаты. 

Связывание инсулина с рецептором инициирует ферментативный каскад реакций фосфорилирования. Первым делом аутофосфорилируются тирозиновые остатки на внутриклеточном домене самого рецептора. Это активирует рецептор и ведет к фосфорилированию остатков серина на особом белке, называемом субстрат инсулинового рецептора (IRS или СИР). Таких IRS выделяют четыре типа – IRS‑1, IRS‑2, IRS‑3, IRS‑4. Также к субстратам инсулинового рецептора относят белки Grb-1 и Shc, которые отличаются от IRS аминокислотной последовательностью.

Дальнейшие события могут развиваться по двум направлениям:

1. Процессы, связанные с активацией фосфатидилинозитол-3-киназы – в основном контролируют метаболические реакции обмена белков, углеводов и липидов (быстрые и очень быстрые эффекты инсулина). Сюда же относятся процессы, которые регулируют активность глюкозных транспортеров (ГлюТ) и поглощение глюкозы.

2. Реакции, связанные с активностью ферментов MAP-киназ – в целом управляют активностью хроматина (медленные и очень медленные эффекты инсулина). 

Тем не менее, в клетке присутствуют ферменты, чувствительные к активации и того и другого каскадного пути.

Два пути реализации эффектов инсулина

После активации IRS-белок и целый ряд вспомогательных белков способствуют закреплению на мембране гетеродимерного фермента фосфатидилинозитол-3-киназы, содержащего регуляторную p85 и каталитическую p110 субъединицы.

Эта киназа фосфорилирует мембранный фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат по 3-му положению до фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфата (PIP3). Считается, что PIP3 может выступать в качестве мембранного якоря для других элементов при действии инсулина.

Действие фосфатидилинозитолдифосфат-3-киназы на фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат

Часто эту фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат-3-киназу (EC 2.7.1.153), субстратом которой является фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат, неточно называют фосфоинозитид-3-киназой. На самом деле название фосфоинозитид-3-киназа применимо в рабочем порядке к трем разным ферментам, фосфорилирующим немного разные фосфолипиды – фосфатидилинозитол, фосфатидилинозитол—фосфат, фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат.

После образования фосфатидилинозитол-3,4,5-трифосфата (PIP3) происходит активация протеинкиназы PDK1, которая вместе с ДНК-протеинкиназой (DNA-PK) дважды фосфорилирует протеинкиназу B (AKT1), которая прикрепляется к мембране также благодаря PIP3

Фосфорилирование активирует эту протеинкиназу В (АКТ1), она покидает мембрану и перемещается в цитоплазму и ядро клетки, где фосфорилирует многочисленные белки-мишени (более 100 штук), которые обеспечивают дальнейший клеточный ответ:

Фосфатидилинозитол-3-киназный механизм действия инсулина
  • в частности, именно действие протеинкиназы В (АКТ1) приводит к перемещению глюкозных транспортеров ГлюТ-4 на клеточную мембрану и к поглощению глюкозы миоцитами и адипоцитами,
  • также, например, активная протеинкиназа В (АКТ1) фосфорилирует и активирует фосфодиэстеразу (ФДЭ), гидролизующую цАМФ до АМФ, в результате чего концентрация цАМФ в клетках-мишенях снижается. Поскольку при участии цАМФ активируется протеинкиназа А, стимулирующая гормон-чувствительную липазу и фосфорилазу гликогена, то в результате действия инсулина в адипоцитах происходит подавление липолиза, а в печени – остановка гликогенолиза.  
 Реакции активации фосфодиэстеразы
  • еще одним примером является действие протеинкиназы В (AKT) на киназу гликогенсинтазы. Фосфорилирование этой киназы инактивирует ее и в результате она не в состоянии действовать на гликогенсинтазу, фосфорилировать и инактивировать ее. Таким образом, влияние инсулина приводит к удержанию гликогенсинтазы в активной форме и к синтезу гликогена.

Практически все метаболические эффекты инсулина связаны с инициацией фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат-3-киназного пути. 

В самом начале развертывания этого пути в действие вступает еще один субстрат инсулинового рецептора – белок Shc, связывающийся с активированным (аутофосфорилированным) инсулиновым рецептором. Далее Shc-белок взаимодействует с Grb-белком и вынуждает его присоединиться к рецептору.

Также в мембране постоянно присутствует белок Ras, который в спокойном состоянии связан с ГДФ. Поблизости от Ras-белка  находятся «вспомогательные» белки – GEF, SOS и белок GAP.

Формирование комплекса белков Shc-Grb активирует группу GEF-SOS-GAP и приводит к замене ГДФ на ГТФ в составе Ras-белка, что вызывает его активацию. Активный комплекс Ras-ГТФ передает активирующий сигнал на протеинкиназу Raf-1.

При активации протеинкиназы Raf-1 происходит ее присоединение к плазматической мембране, фосфорилирование дополнительными киназами по остаткам тирозина, серина и треонина, а также одновременное взаимодействие с рецептором инсулина.

Далее активированная Raf-1 фосфорилирует и активирует киназу MAPK-K  (MEK), которая в свою очередь фосфорилирует следующую киназу МАPК (ERK). 

MAP-зависимый путь реализации эффектов инсулина

1. После активации МАP-киназа (МАРК) самостоятельно или при участии дополнительных киназ запускает фосфорилирование белков цитоплазмы, что изменяет их активность, например:

  • активация фосфолипазы А2 приводит отщеплению от фосфолипидов арахидоновой кислоты, которая далее превращается в эйкозаноиды,
  • активация рибосомальной киназы запускает процесс трансляции белков,
  • активация протеинфосфатаз приводит к дефосфорилированию многих ферментов.

К примеру активируемая в RAS-MAP-пути протеинкиназа pp90S6 фосфорилирует и активирует протеинфосфатазу, связанную с гранулами гликогена. Далее указанная протеинфосфатаза дефосфорилирует и активирует гликогенсинтазудефосфорилирует и инактивирует киназу фосфорилазы и гликогенфосфорилазу, прекращая гликогенолиз.

2. Весьма масштабной по последствиям является передача инсулинового сигнала в ядро. МАP-киназа самостоятельно фосфорилирует и этим активирует ряд факторов транскрипции, обеспечивая считывание определенных генов, важных для деления, дифференцировки и других клеточных ответов.

Одним из белков, связанных с этим механизмом, является транскрипционный фактор CREB (cAMP-response element-binding protein). В неактивном состоянии фактор дефосфорилирован и не влияет на транскрипцию. При действии активирующих сигналов фактор связывается с определенными CRE-последовательностями ДНК, усиливая или ослабляя считывание информации с ДНК и ее реализацию. Кроме MAP-киназного пути фактор чувствителен к сигнальным путям, связанным с протеинкиназой А и кальций-кальмодулином.

Инициация MAP-киназного пути преимущественно приводит к регуляции экспрессии разнообразных инсулин-зависимых генов, к клеточной пролиферации и клеточному росту.

Строение

Инсулин представляет собой белок, состоящий из двух пептидных цепей А (21 аминокислота) и В (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Всего в зрелом инсулине человека присутствует 51 аминокислота и его молекулярная масса равна 5,7 кДа.

Синтез

Инсулин синтезируется в β-клетках поджелудочной железы в виде препроинсулина, на N-конце которого находится концевая сигнальная последовательность из 23 аминокислот, служащая проводником всей молекулы в полость эндоплазматической сети. Здесь концевая последовательность сразу отщепляется и проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи.

На данном этапе в молекуле проинсулина присутствуют А-цепь, В-цепь и С-пептид (англ. connecting – связующий). В аппарате Гольджи проинсулин упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для «созревания» гормона . По мере перемещения гранул к плазматической мембране образуются дисульфидные мостики, вырезается связующий С-пептид (31 аминокислота) и формируется готовая молекула инсулина. В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn2+.

Схема синтеза инсулина

Около 15% молекул проинсулина поступает в кровоток. Проинсулин обладает более слабой активностью (около 1:10), но большим периодом полувыведения (около 3:1), по сравнению с инсулином. Поэтому повышение его уровня может вызывать гипогликемические состояния, что наблюдается при инсулиномах.

Регуляция синтеза и секреции

Секреция инсулина происходит постоянно, и около 50% инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи или иными влияниями. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина.

Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л, максимума секреция достигает при 17-28 ммоль/л. Особенностью этой стимуляции является двухфазное усиление секреции инсулина:

  • первая фаза длится 5-10 минут и концентрация гормона может 10-кратно возрастать, после чего его количество понижается,
  • вторая фаза начинается примерно через 15 минут от начала гипергликемии и продолжается на протяжении всего ее периода, приводя к увеличению уровня гормона в 15-25 раз.

Чем дольше в крови сохраняется высокая концентрация глюкозы, тем большее число β-клеток подключается к секреции инсулина.

Индукция синтеза инсулина происходит от момента проникновения глюкозы в клетку до трансляции инсулиновой мРНК. Она регулируется повышением транскрипции гена инсулина, повышением стабильности инсулиновой мРНК и увеличением трансляции инсулиновой мРНК.

Активация секреции инсулина

1. После проникновения глюкозы в β-клетки (через ГлюТ-1 и ГлюТ-2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе),2. Далее глюкоза аэробно окисляется, при этом скорость окисления глюкозы линейно зависит от ее количества,3. В результате нарабатывается АТФ, количество которого также прямо зависит от концентрации глюкозы в крови,4. Накопление АТФ стимулирует закрытие ионных K+-каналов, что приводит к деполяризации мембраны,5. Деполяризация мембраны приводит к открытию потенциал-зависимых Ca2+-каналов и притоку ионов Ca2+ в клетку,6. Поступающие ионы Ca2+ активируют фосфолипазу C и запускают кальций-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием ДАГ и инозитол-трифосфата (ИФ3),7. Появление ИФ3 в цитозоле открывает Ca2+-каналы в эндоплазматической сети, что ускоряет накопление ионов Ca2+ в цитозоле,8. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу,9. Далее происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток.

 Схема внутриклеточной регуляции синтеза инсулина при участии глюкозы

Описанный ведущий механизм может корректироваться в ту или иную сторону под действием ряда других факторов, таких как аминокислоты, жирные кислоты, гормоны ЖКТ и другие гормоны, нервная регуляция.

Из аминокислот на секрецию гормона наиболее значительно влияют лизин и аргинин. Но сами по себе они почти не стимулируют секрецию, их эффект зависит от наличия гипергликемии, т.е. аминокислоты только потенциируют действие глюкозы.

Свободные жирные кислоты также являются факторами, стимулирующими секрецию инсулина, но тоже только в присутствии глюкозы. При гипогликемии они оказывают обратный эффект, подавляя экспрессию гена инсулина.

Логичной является положительная чувствительность секреции инсулина к действию гормонов желудочно-кишечного тракта – инкретинов (энтероглюкагона и глюкозозависимого инсулинотропного полипептида), холецистокинина, секретина, гастрина, желудочного ингибирующего полипептида.

Клинически важным и в какой-то мере опасным является усиление секреции инсулина при длительном воздействии соматотропного гормона, АКТГ и глюкокортикоидов, эстрогенов, прогестинов. При этом возрастает риск истощения β-клеток, уменьшение синтеза инсулина и возникновение инсулинзависимого сахарного диабета. Такое может наблюдаться при использовании указанных гормонов в терапии или при патологиях, связанных с их гиперфункцией.

Нервная регуляция β-клеток поджелудочной железы включает адренергическую и холинергическую регуляцию. Любые стрессы (эмоциональные и/или физические нагрузки, гипоксия, переохлаждение, травмы, ожоги) повышают активность симпатической нервной системы и подавляют секрецию инсулина за счет активации α2-адренорецепторов. С другой стороны, стимуляция β2-адренорецепторов приводит к усилению секреции.

Также выделение инсулина повышается n.vagus, в свою очередь находящегося под контролем гипоталамуса, чувствительного к концентрации глюкозы крови.

Мишени

Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных, но в разном количестве. Нервные клетки не имеют рецепторов к инсулину, т.к. последний просто не проникает через гематоэнцефалический барьер.

Наибольшая концентрация рецепторов наблюдается на мембране гепатоцитов (100-200 тыс на клетку) и адипоцитов (около 50 тыс на клетку), клетка скелетной мышцы имеет около 10 тысяч рецепторов, а эритроциты — только 40 рецепторов на клетку.

Механизм действия

После связывания инсулина с рецептором активируется ферментативный домен рецептора. Так как он обладает тирозинкиназной активностью, то фосфорилирует внутриклеточные белки — субстраты инсулинового рецептора. Дальнейшее развитие событий обусловлено двумя направлениями: MAP-киназный путь и ФИ-3-киназный механизмы действия (подробно).

При активации фосфатидилинозитол-3-киназного механизма результатом являются быстрые эффекты – активация ГлюТ-4 и поступление глюкозы в клетку, изменение активности «метаболических» ферментов – ТАГ-липазы, гликогенсинтазы, гликогенфосфорилазы, киназы гликогенфосфорилазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы и других.

При реализации MAP-киназного механизма (англ. MAP mitogen-activated protein) регулируются медленные эффекты – пролиферация и дифференцировка клеток, процессы апоптоза и антиапоптоза.

Два механизма действия инсулина

Скорость эффектов действия инсулина

Биологические эффекты инсулина подразделяются по скорости развития:

Очень быстрые эффекты (секунды)

Эти эффекты связаны с изменением трансмембранных транспортов:

1. Активации Na+/K+-АТФазы, что вызывает выход ионов Na+ и вход в клетку ионов K+, что ведет к гиперполяризации мембран чувствительных к инсулину клеток (кроме гепатоцитов).

2. Активация Na+/H+-обменника на цитоплазматической мембране многих клеток и выход из клетки ионов H+ в обмен на ионы Na+. Такое влияние имеет значение в патогенезе артериальной гипертензии при сахарном диабете 2 типа.

3. Угнетение мембранной Ca2+-АТФазы приводит к задержке ионов Ca2+ в цитозоле клетки.

4. Выход на мембрану миоцитов и адипоцитов переносчиков глюкозы ГлюТ-4 и увеличение в 20-50 раз объема транспорта глюкозы в клетку.

Быстрые эффекты (минуты)

Быстрые эффекты заключаются в изменении скоростей фосфорилирования и дефосфорилирования метаболических ферментов и регуляторных белков.

Печень
  • торможение эффектов адреналина и глюкагона (фосфодиэстераза),
  • ускорение гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
  • усиление синтеза жирных кислот (ацетил-SКоА-карбоксилаза),
  • формирование ЛПОНП,
  • повышение синтеза холестерина (ГМГ-SКоА-редуктаза),
Мышцы
  • торможение эффектов адреналина (фосфодиэстераза),
  • стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация ГлюТ-4),
  • стимуляция гликогеногенеза (гликогенсинтаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • превращение пирувата в ацетил-SКоА (ПВК-дегидрогеназа),
  • усиливает транспорт нейтральных аминокислот в мышцы,
  • стимулирует трансляцию (рибосомальный синтез белков).
Жировая ткань
  • стимулирует транспорт глюкозы в клетки (активация Глют-4),
  • активирует запасание жирных кислот в тканях (липопротеинлипаза),
  • активация гликолиза (фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
  • усиление синтеза жирных кислот (активация ацетил-SКоА-карбоксилазы),
  • создание возможности для запасания ТАГ (инактивация гормон-чувствительной-липазы).

Медленные эффекты (минуты-часы)

Медленные эффекты заключаются в изменении скорости транскрипции генов белков, отвечающих за обмен веществ, за рост и деление клеток, например:

1. Индукция синтеза ферментов в печени

  • глюкокиназы и пируваткиназы (гликолиз),
  • АТФ-цитрат-лиазы, ацетил-SКоА-карбоксилазы, синтазы жирных кислот, цитозольной малатдегидрогеназы (синтез жирных кислот),
  • глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (пентозофосфатный путь),

2. Индукция в адипоцитах синтеза глицеральдегидфосфат-дегидрогеназы и синтазы жирных кислот.

3. Репрессия синтеза мРНК, например, для ФЕП-карбоксикиназы (глюконеогенез).

4. Обеспечивает процессы трансляции, повышая фосфорилирование по серину рибосомального белка S6.

Очень медленные эффекты (часы-сутки)

Очень медленные эффекты реализуют митогенез и размножение клеток. Например, к этим эффектам относится

1. Повышение в печени синтеза соматомедина, зависимого от гормона роста.

2. Увеличение роста и пролиферации клеток в синергизме с соматомединами.

3. Переход клетки из G1-фазы в S-фазу клеточного цикла.

Именно группой медленных эффектов объясняется «парадокс» наличия инсулинорезистентности адипоцитов (при сахарном диабете 2 типа) и одновременное увеличение массы жировой ткани и запасание в ней липидов под влиянием гипергликемии и инсулина.

Инактивация инсулина

Удаление инсулина из циркуляции происходит после его связывания с рецептором и последующей интернализации (эндоцитоза) гормон-рецепторного комплекса, в основном в печени и мышцах. После поглощения комплекс разрушается и белковые молекулы лизируются до свободных аминокислот. В печени захватывается и разрушается до 50% инсулина при первом прохождении крови, оттекающей от поджелудочной железы. В почках инсулин фильтруется в первичную мочу и, после реабсорбции в проксимальных канальцах, разрушается.

Патология

Гипофункция

Инсулинзависимый и инсулиннезависимый сахарный диабет. Для диагностики этих патологий в клинике активно используют нагрузочные пробы и определение концентрации инсулина и С-пептида.

Инсулин является гормоном, имеющим пептидную природу и образующимся в клетках поджелудочной железы. Он влияет на обменные процессы, происходящие в организме и охватывающие почти все ткани. Одна из его ключевых функций заключается в уменьшении в крови концентрации глюкозы, поэтому недостаток этого гормона часто провоцирует развитие такой патологии, как сахарный диабет. При абсолютной нехватке инсулина у пациента развивается заболевание 1 типа, а при относительной недостаточности гормона возникает диабет 2 типа.

Инсулин: состав гормона

  1. А-цепь. Она включает в себя 21 аминокислотный остаток.
  2. В-цепь. В ее состав входит 30 аминокислотных остатков.

Инсулин отличается высокой скоростью оказываемого действия, поэтому в течение часа с момента выработки синтезируется. Стимулом для производства гормона является поступление пищи с большим количеством углеводов, в результате чего происходит скачок в крови значения глюкозы.

Инсулин у каждого биологического вида имеет структурные отличия, поэтому его роль в регулировании углеводного обмена тоже разная. Наиболее схожим с человеческим гормоном считается инсулин свиньи, отличающийся от него лишь 1 аминокислотным остатком. Инсулин быка отличается от гормона человека тремя такими остатками.

Как регулируется значение глюкозы в крови?

Оптимальная концентрация сахара поддерживается благодаря выполнению всеми системами организма своих функций. Тем не менее, главная роль в таком процессе принадлежит действию гормонов.

На концентрацию глюкозы воздействуют 2 группы гормонов:

  1. Инсулин (естественный гипергликемический гормон) – снижает ее уровень.
  2. Гормоны гипергликемической группы (например, гормон роста, глюкагон, адреналин) – увеличивают ее уровень.

В тот момент, когда значение глюкозы становится ниже физиологического уровня, выработка инсулина замедляется. В случае критического падения сахара в крови, начинается высвобождение гормонов гипергликемической группы, которые направляют глюкозу из клеточных запасов. Для подавления дальнейшего выделения в кровь инсулина активизируются гормоны стресса и адреналин.

На выработку, действие инсулина или утрату восприимчивости клеточных мембран к этому гормону могут оказать влияние следующие факторы:

  • Нарушение процесса созревания инсулина, а также его рецептора;
  • Возникновение измененных молекул, а также нарушение их биологических функций;
  • Присутствие в организме антител к действию гормона, что приводит к потере связи между гормоном и его рецептором;
  • Деградация рецепторов гормона;
  • Нарушение процесса эндоцитоза гормона с рецептором.

Любое препятствие на пути поступления сигнала от инсулина в клетку способно полностью или частично нарушить его влияние на весь процесс метаболизма. Важно понимать, что в таком состоянии организма высокая концентрация гормона не может исправить ситуацию.

Влияние инсулина и его роль

Инсулин выполняет важные функции в организме и оказывает многогранное действие на обменные процессы.

Воздействие гормона в зависимости от оказанного эффекта принято делить на 3 основные группы:

  • Анаболическое;
  • Метаболическое;
  • Антикатаболическое.

Метаболическое воздействие проявляется следующим образом:

  1. Усиливается поглощение клетками поступающих в организм веществ. Глюкоза является одним из важных компонентов, поэтому ее усвоение позволяет регулировать в крови уровень сахара.
  2. Повышается объем синтеза такого полисахарида, как гликоген.
  3. Снижается интенсивность гликогенеза (уменьшается формирование глюкозы в печени из различных веществ).

Анаболическое действие гормона призвано усилить биосинтез белковых компонентов и репликацию ДНК (дезоксирибонуклеи́новой кислоты). Инсулин под влиянием этого свойства помогает превратить глюкозу в такие органические соединения, как триглицериды. Это позволяет создать условия, необходимые для скопления жиров в момент недостатка гормона.

Антикатаболическое влияние охватывает 2 направления:

  • Понижает степень гидролиза белков (деградации);
  • Сокращает проникновение жирных кислот в кровяные клетки;
  • Под воздействием инсулина в крови сохраняется нормальный уровень сахара

.

Эффект от воздействия инсулина проявляется через специальный рецептор и возникает спустя разное по продолжительности время:

  • Через короткий период (минуту или даже секунды), когда выполняются функции транспортировки, ингибирование ферментов, синтез рибонуклеиновой кислоты, фосфорилирование белков;
  • Спустя длительное время (до нескольких часов) в случае синтеза ДНК, белка и процесса клеточного роста.

Как действует гормон?

Инсулин участвует практически во всех процессах обмена, но основное его действие касается метаболизма углеводов. Влияние на эти вещества, оказываемое гормоном, связано во многом с усилением скорости доставки через клеточные мембраны излишек глюкозы. В результате этого активизируются инсулиновые рецепторы, и приводится в действие внутриклеточный механизм, способный влиять напрямую на усвоение клетками глюкозы. Механизм действия инсулина основан на урегулировании численности мембранных белков, доставляющих эти вещества.

Транспортировка глюкозы тканям полностью зависит от инсулина. Эти ткани имеют огромное значение для человеческого организма и отвечают за такие важные функции, как дыхание, движение, кровообращение и формирование запаса энергии, выделенной из поступившей пищи.

Рецепторы гормона, расположенные в клеточной мембране, имеют следующий состав:

  1. Альфа-субъединицы (2 штуки). Они расположены вне клетки.
  2. Бета-субъединицы (2 штуки). Они пересекают клеточную мембрану, затем переходят в цитоплазму.

Эти составляющие образованы двумя полипептидными цепочками, соединены между собой дисульфидными связями и характеризуются тирозинкиназной активностью.

После связи рецептора с инсулином происходят такие события, как:

  1. Конформация рецептора подлежит изменению, затрагивая сначала только а-субъединицу. В результате такого взаимодействия появляется тирозинкиназная активность у второй субъединицы (бета), запускается цепь реакций для усиления действия ферментов.
  2. Рецепторы в процессе соединения между собой формируют микроагрегаты или пятна.
  3. Происходит интернализация рецепторов, в результате чего появляется соответствующий сигнал.

Если инсулин содержится в плазме в больших количествах, то численность рецепторов сокращается, а чувствительность клеток к гормону падает. Снижение регуляции числа рецепторов объясняется их потерей в период проникновения инсулина в клеточную мембрану. В результате такого нарушения возникает ожирение или развивается такое заболевание, как сахарный диабет (чаще всего 2 типа).

Виды гормона и продолжительность его действия

Кроме естественного инсулина, вырабатываемого поджелудочной железой, некоторым людям приходится применять гормон в форме лекарственного препарата. Средство поступает в клетки путем выполнения соответствующих подкожных инъекций.

Продолжительность действия такого инсулина делится на 3 категории:

  1. Начальный период, когда инсулин попадает в кровь пациента. В это время гормон имеет сахароснижающий эффект.
  2. Пик. В этот период достигается максимальная точка снижения глюкозы.
  3. Длительность. Этот промежуток длится дольше, чем предыдущие периоды. За это время уменьшается содержание в крови сахара.

В зависимости от продолжительности эффекта от инсулина, применяемый в медицине гормон может быть следующих видов:

  1. Базальный. Он действует целые сутки, поэтому в день достаточно одной инъекции. У базального гормона отсутствует пик действия, он не понижает сахар на какое-то время, а позволяет поддерживать фоновое значение глюкозы в течение всего дня.
  2. Болюсный. Гормон является более оперативным средством воздействия на значение в крови глюкозы. Попадая в кровь, он сразу производит необходимый эффект. Пик действия болюсного гормона приходится как раз на приемы пищи. Он используется пациентами диабета первого типа, чтобы скорректировать уровень сахара с помощью соответствующей дозы инъекции.

Дозировка инсулина не должна рассчитываться пациентами с диабетом самостоятельно. Если количество единиц гормона значительно превысит норму, то может случиться даже летальный исход. Спасти жизнь можно будет только в случае пребывания пациента в ясном сознании. Для этого нужно сделать инъекцию глюкозы еще до наступления диабетической комы.

Инъекции гормона: распространенные ошибки

Эндокринологам часто приходится слышать во время практики жалобы от пациентов на неэффективность инъекций инсулина. Сахар в крови может и не снизиться, если в процессе введения гормона была нарушена техника.

Спровоцировать это могут следующие факторы:

  1. Использование просроченного инсулина, когда уже истек срок годности.
  2. Нарушение основных правил транспортировки и условий хранения препарата.
  3. Смешивание разных типов гормона в 1 флаконе.
  4. Попадание воздуха в подготовленный для инъекции шприц.
  5. Нанесение спирта на участок для инъекции, что приводит к разрушению инсулина.
  6. Применение поврежденного шприца или иглы во время инъекции.
  7. Быстрое извлечение иглы сразу после введения гормона, что могло привести к потере части лекарства. В результате в организм инсулин поступил в недостаточном количестве. Такая ошибка может стать причиной гипергликемии (резкому подъему сахара). В противном случае, когда инсулина поступило больше, чем требовалось для нейтрализации глюкозы, наступает гипогликемия (падение сахара). Оба состояния опасны для пациентов, страдающих диабетом.

Статью просмотрели 4 055 раз

Препараты инсулина – составляющая комплексного лечения инсулинозависимого и инсулинопотребного диабета 1 и 2 типа. Одно из опасных осложнений болезни – гипергликемический криз. Заместительная терапия инсулином короткого действия позволяет поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови, избегая тяжелых последствий.

Механизм действия

Метаболические нарушения вызывают расстройство процессов усвоения и выведения глюкозы. В норме она служит источником энергии для организма. Инсулин – гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, участвует в распределении и транспортировке глюкозы. При диабете эндокринная система неспособна формировать его в достаточном количестве.

Синтетический инсулин короткого действия был разработан около 20 лет назад. Аналог человеческого гормона получают двумя способами. Первый – с помощью генной инженерии: синтез генетически модифицированных бактерий и образование гормона из проинсулина, полученного из них. Второй – изготовление гормона на основе животного инсулина – свиного или бычьего.

После введения короткий инсулин связывается с рецепторами на мембране клетки, затем проникает внутрь. Гормон активизирует биохимические процессы. Особенно это проявляется в инсулинозависимых клетках печени, жировой и мышечной ткани.

Инсулин регулирует метаболизм, влияет на уровень сахара в крови. Гормон участвует в перемещении глюкозы через клеточную мембрану, способствует преобразованию сахара в энергию. В печени из глюкозы образуется гликоген. Такое действие инсулина приводит к снижению содержания глюкозы в крови, что предупреждает прогрессирование диабета и возникновение гипергликемии.

Длительность всасывания и действия инсулина зависит от места инъекции, дозы и концентрации раствора. Также на процесс влияют кровообращение и мышечный тонус. Действие препаратов зависит от индивидуальных особенностей каждого пациента.

Введение инсулина позволяет диабетикам контролировать массу тела, активизировать жировой обмен, предупредить возникновение осложнений со стороны сердечно-сосудистой и нервной систем.

Виды препаратов инсулина

Препараты инсулина отличаются в зависимости от длительности всасывания из подкожной клетчатки и действия. Длинные инсулины способны нормализовать концентрацию глюкозы в крови в течение 1–1,5 суток, путем имитации базального выделения гормона, не связанного с приемом пищи.

Подобный эффект производят препараты средней продолжительности. Их действие отмечается через 1–4 часа и сохраняется около 12–16 часов.

Инсулин короткого действия снижает концентрацию глюкозы в крови, имитируя выделение гормона, связанное с потреблением пищи. Он вводится за полчаса до еды. Средства ультракороткого действия отличаются очень быстрым эффектом.

Характеристики препаратов инсулина в зависимости от длительности действия
Вид Названия препаратов Наступление эффекта после введения (минут) Пик активности после инъекции (часов) Действие (часов)
Ультракороткие Хумалог, Апидра 5–20 0,5–2 3–4
Короткие Актрапид НМ, Хумулин R, Инсуман 30–40 2–4 6–8
Средние Протафан НМ, Инсуман 60–90 4–10 12–16
Длинные Лантус, Левемир 60–120 16–30

Короткий инсулин бывает генно-инженерным (Актрапид НМ, Ринсулин Р, Хумулин Регуля), полусинтетическим (Хумудар Р, Биогулин Р) или свиным (Актрапид МС, Моносуинсулин МК).

Читайте также:

Инструкция по применению

Врач определяет вид и дозировку препарата с учетом индивидуальных особенностей больного, возраста, показаний и характера заболевания. Перед применением инсулина обязательно прочтите инструкцию. Короткие инсулины могут назначаться в качестве монотерапии или в комбинации с препаратами длительного действия.

Суточная доза инсулина короткого действия для взрослых – 8–24 ЕД, для детей – не более 8 ЕД. В связи с повышенным выделением гормона роста в кровь дозу для подростков увеличивают. Пациент может и самостоятельно рассчитать дозировку. 1 доза гормона состоит из дозы, необходимой для усвоения хлебной единицы, и дозы для снижения концентрации глюкозы в крови. Обе составляющие равны нулю. Диабетикам с лишним весом коэффициент снижают на 0,1, при недостаточной массе – увеличивают на 0,1. Пациентам с впервые диагностированным СД 1 типа рассчитывают дозу – 0,4–0,5 ЕД/кг. В зависимости от вида препарата могут назначать от 1 до 6 инъекций в сутки.

Суточная доза инсулина короткого действия: для взрослых – 8–24 ЕД, для детей – не более 8 ЕД.

Дозу могут корректировать. Повышение ее требуется при индивидуальной устойчивости к гормону, в сочетании с кортикостероидами, контрацептивами, антидепрессантами и некоторыми мочегонными средствами.

Препарат вводится с помощью специального инсулинового шприца или помпы. Такое устройство позволяет провести процедуру с максимальной точностью, чего нельзя сделать обычным шприцом. Можно вводить только прозрачный раствор без осадка.

Инсулин короткого действия вводится за 30–40 минут до еды. После инъекции нельзя пропускать прием пищи. Порция после каждой введенной дозы должна быть одинаковой. Через 2–3 часа после приема основного блюда нужно сделать перекус. Это позволит поддерживать уровень глюкозы в крови.

Чтобы ускорить процесс всасывания инсулина, перед инъекцией выбранный участок следует немного разогреть. Место укола массировать нельзя. Инъекция делается подкожно в область брюшной полости.

При повышении концентрации сахара в крови требуется введение дополнительной дозы инсулина независимо от назначенного курса.

Рекомендованная доза инсулина с учетом уровня глюкозы
Концентрация сахара (ммоль/л) 10 11 12 13 14 15 16
Доза (ЕД) 1 2 3 4 5 6 7

Особые группы пациентов

Инсулин короткого действия часто применяют спортсмены, занимающиеся бодибилдингом. Действие лекарственного препарата приравнивается к эффекту анаболических средств. Короткий инсулин активизирует транспортировку глюкозы во все клетки организма, в частности в мышечную ткань. Это способствует ее увеличению и поддержанию мышечного тонуса. В этом случае дозу устанавливает врач индивидуально. Курс приема длится 2 месяца. Спустя 4-месячный перерыв прием препарата можно повторять.

При содержании глюкозы в количестве 16 ммоль/л нельзя выполнять тяжелые физические упражнения. Если показатели не превышают 10 ммоль/л, напротив, занятие спортом поможет снизить концентрацию сахара.

Иногда при дефиците углеводов в употребляемых продуктах организм начинает использовать в качестве источника энергии запасы жировой ткани. При ее расщеплении высвобождаются кетоновые тела, называемые ацетоном. В случае высокого уровня глюкозы в крови и наличии кетонов в моче пациенту требуется дополнительное введение короткого инсулина – 20% от суточной дозы. Если через 3 часа улучшений не отмечается, нужно повторить инъекцию.

Диабетикам с повышенной температурой тела (до +37 оС) нужно провести глюкометрию и принять инсулин. В среднем суточную дозу увеличивают на 10%. При температуре до +39 оС дневную дозу повышают на 20–25%. Под действием высокой температуры инсулин быстро разрушается, поэтому возможно появление гипергликемии. Суточную дозу нужно равномерно распределить и вводить с интервалом в 3–4 часа.

Побочные действия

Образование антител к инсулину может привести к усиленной реакции взаимодействия с белками. Это вызывает инсулинорезистентность. Зачастую устойчивость к гормону отмечается при введении свиного или бычьего инсулина.

Препараты короткого действия редко вызывают побочные эффекты. Обычно возникают аллергические реакции в виде кожного зуда, покраснения. Иногда отмечается раздражение в месте инъекции.

При передозировке или неправильном применении короткого инсулина возможен гипогликемический синдром, характеризующийся резким снижением уровня глюкозы в крови. Симптомы гипогликемии: головокружение, головная боль, острое ощущение голода, учащенный пульс, повышенное потоотделение, тревога и раздражительность. Для устранения признаков нужно выпить раствор глюкозы, через 15–20 минут – принять порцию, содержащую достаточное количество белков и углеводов. Нельзя ложиться спать: это может спровоцировать наступление гипогликемической комы.

Инсулин короткого действия быстро и эффективно нормализует уровень глюкозы в крови. Такая заместительная терапия позволяет диабетикам жить в полную силу и предупреждать возможные осложнения.

Похожие статьиЧитайте такжеГлюкометр «Контур Плюс»: преимущества, особенностиГипогликемическая кома: причины и неотложная помощьИнсулин ЛантусКак правильно сдавать анализ мочи на сахарСредство от диабета Dialock: состав и способ примененияЧто делать при повышенном давлении при сахарном диабете

—>
ПОСЛЕДНИЕ ПУБЛИКАЦИИ

13 сен 2019, 07:41ИЗБАВЬСЯ от косточки на ноге за 1 месяц?
28 фев 2018, 22:30Диалайф от сахарного диабета
02 фев 2018, 14:19Norivent — эффективное средство при холестерине
02 фев 2018, 14:00Диатривитин поможет при сахарном диабете
17 ноя 2017, 19:17Лекарственное средство Холедол от холестерина

Препараты от диабета

НОВИНКА! DIABENOT от диабета дешевле и эффективнее прочих!

Если его выпустят на российский аптечный рынок, то аптекари недосчитаются миллиардов рублей!

Холестерин и всё о нёмЛекарства и препаратыГликемияИнсулин

Опубликовано:
04 ноя 2015, 16:32

Для гормона поджелудочной железы инсулина в организме существуют определенные клетки-мишени, которые являются пунктами его действия. Данный гормон способствует накоплению и хранению глюкозы и жиров, которые являются основными источниками энергии, внутри этих клеток. Он также благоприятно влияет на метаболические процессы в различных тканях и стимулирует рост клеток. Как инсулин действует на клетки-мишени?

1. Печень.

Она является главным органом, в который попадает инсулин. Здесь он усиливает депонировании глюкозы, которое заключается в ее накоплении в виде гликогена. В печени утилизируется 80% всего инсулина, синтезированного поджелудочной железой. Остальная доля гормона поступает в кровоток и затем – в почки.

2. Жировая ткань.

Жир является наиболее эффективной формой хранения энергии в организме. И его образование из глюкозы стимулирует инсулин. Он создает своеобразные жировые энергетические «депо». В среднем в организме мужчины массой 70 кг имеется 12-14 кг жира, основная доля которого приходится на жировую ткань. Инсулин уменьшает концентрацию свободных жирных кислот в крови и способствует накоплению триглицеридов в жировых клетках-мишенях.

Диабетиков обманывают?!

Аптеки в очередной раз хотят нажиться на диабетиках. Есть толковый современный европейский препарат, но о нём помалкивают. Это…

Читать подробнее >>

3. Скелетные мышцы.

Еще один вид клеток, которые являются мишенями для инсулина, – скелетные мышцы. Гормон поджелудочной железы активирует в них синтез белков путем усиления транспортировки аминокислот и повышения рибосомной активности. Кроме того, инсулин стимулирует синтез гликогена, и все время восполняет его запасы, истощающиеся в результате работы мышц. В мышцах взрослого мужчины весом 70 кг хранится примерно 500-600 г гликогена.

4. Транспортные молекулы.

Инсулин активирует молекулы-транспортеры глюкозы, которые облегчают проникновение углевода через клеточные мембраны. Эти транспортеры играют важную роль в развитии и проявлениях сахарного диабета. Например, такой транспортер как GLUT 4, является самым важным для снижения концентрации глюкозы в крови. Под действием инсулина он внедряется в мембраны клеток мышечной и жировой тканей.

Инсулин осуществляет свои функции в организме, воздействуя на определенные инсулиновые рецепторы на мембране клеток-мишеней. Через эти рецепторы происходит усиление процессов утилизации глюкозы и запуск многочисленных внутриклеточных реакций. Количество рецепторов на разных видах клеток-мишеней колеблется в пределах 40-300 тыс., а период из полужизни составляет 7-12 часов. На число рецепторов и их активность отрицательно влияют ожирение и высокое артериальное давление, что важно знать больным с сахарным диабетом.

Познер победил диабет?

Я страдал сахарным диабетом 31 год. Сейчас здоров. Но, эти капсулы недоступны простым людям, их не хотят продавать аптеки, это им не выгодно…

Читать подробнее >>

Отзывы и комментарии

Оставить отзыв или комментарий

Препараты от диабета

НОВИНКА! DIABENOT от диабета дешевле и эффективнее прочих!

Если его выпустят на российский аптечный рынок, то аптекари недосчитаются миллиардов рублей!

ДИА-НОВОСТИ

22 апр 2015, 09:10Акция! Анализ на сахар в Питере бесплатно!
01 апр 2015, 10:45Сущность аллергии
01 апр 2015, 10:36Уропрофит: назначение и преимущества
30 мар 2015, 22:10Чем занимается врач эндокринолог?
30 мар 2015, 20:59Медицинский осмотр без проблем

Используемые источники:

  • https://biokhimija.ru/gormony/mehanism-insulin.html
  • https://biokhimija.ru/gormony/insulin.html
  • http://diabet-med.su/mexanizm-dejstviya-insulina.html
  • https://bezdiabeta.net/lechenie/preparaty/insulin-korotkogo-dejstvija.html
  • https://saharniy-diabet.com/insulin/gormon-podzheludochnoy-zhelezy/kletki-misheni

Рейтинг автора
5
Подборку подготовил
Максим Уваров
Наш эксперт
Написано статей
171
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации