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Qu'est-ce que l'insuline et quel est son rôle dans l'organisme?

Tout le monde a entendu parler du diabète. Heureusement, beaucoup de personnes n’ont pas une telle maladie. Bien qu'il arrive souvent que la maladie se développe très discrètement, imperceptiblement, seulement avec un examen planifié ou dans une situation d'urgence, montrant votre visage. Le diabète dépend du niveau d'une certaine hormone, produite et absorbée par le corps humain. La nature de l'insuline, son fonctionnement et les problèmes pouvant entraîner son excès ou sa déficience seront décrits ci-dessous.

Hormones et santé

Le système endocrinien est l'un des composants du corps humain. De nombreux organes produisent des substances complexes - les hormones. Ils sont importants pour l'assurance qualité de tous les processus dont dépend l'activité vitale d'une personne. L'une de ces substances est l'hormone insuline. Son excès affecte uniquement le travail de nombreux organes, mais aussi la vie elle-même, car une chute brutale ou une augmentation du niveau de cette substance peut provoquer le coma ou même la mort d'une personne. Par conséquent, un certain groupe de personnes souffrant d'une violation du niveau de cette hormone, portent constamment une seringue contenant de l'insuline pour pouvoir se faire une injection vitale.

Insuline hormonale

Qu'est-ce que l'insuline? Cette question intéresse ceux qui connaissent son abondance ou sa pénurie, pas par ouï-dire, ni ceux qui n’ont pas abordé le problème du déséquilibre de l’insuline. L'hormone produite par le pancréas a reçu son nom du mot latin "insula", qui signifie "île". Son nom provient de la zone d'éducation - les îlots de Langerhans, situés dans les tissus du pancréas. À l'heure actuelle, cette hormone a été étudiée de manière approfondie par les scientifiques, car elle affecte tous les processus se produisant dans tous les tissus et organes, bien que sa tâche principale soit d'abaisser le taux de sucre dans le sang.

L'insuline en tant que structure

La structure de l'insuline n'est plus un secret pour les scientifiques. L'étude de cet important pour tous les organes et systèmes de l'hormone a commencé dès la fin du XIXe siècle. Il est à noter que les cellules du pancréas qui produisent l'insuline - les îlots de Langerhans, tire son nom de l'étudiant en médecine, d'abord attiré l'attention sur l'accumulation de cellules dans le tissu étudié sous un corps de microscope du système digestif. Près d'un siècle s'est écoulé depuis 1869, avant que l'industrie pharmaceutique n'ait mis en place une production de masse de médicaments contenant de l'insuline, afin que les personnes atteintes de diabète puissent améliorer de manière significative leur qualité de vie.

La structure de l'insuline est une combinaison de deux chaînes polypeptidiques constituées de résidus d'acides aminés reliés par des ponts disulfures. La molécule d'insuline contient 51 résidus d'acides aminés, divisés en deux groupes - 20 sous le "A" et 30 sous le "B". Les différences entre l'homme et l'insuline porcine, par exemple, est présent en un seul résidu à l'indice « B », l'insuline humaine et l'hormone pancréatique bovine diffère de trois index de résidus « B ». Par conséquent, l'insuline naturelle du pancréas de ces animaux - l'un des composants les plus communs pour les médicaments dans le diabète.

Recherche scientifique

L'interdépendance du travail pancréatique de mauvaise qualité et le développement du diabète - une maladie accompagnée d'une augmentation de la glycémie et des taux d'urine - ont été remarqués par les médecins pendant longtemps. Mais ce n'est qu'en 1869 qu'un étudiant en médecine de Berlin, Paul Langerhans, âgé de 22 ans, a découvert des groupes de cellules pancréatiques auparavant inconnus des scientifiques. Et c'est sous le nom du jeune chercheur qu'ils ont obtenu leur nom - les îlots de Langerhans. Après un certain temps au cours des expériences, les scientifiques ont montré que le secret de ces cellules affecte la digestion, et son absence augmente fortement le taux de sucre dans le sang et l'urine, ce qui a un impact négatif sur l'état du patient.

Le début du XXe siècle a été marqué par la découverte par le scientifique russe Ivan Petrovich Sobolev de la dépendance du métabolisme des glucides à l’activité de production de la sécrétion des îlots de Langerhans. Pendant longtemps, les biologistes ont déchiffré la formule de cette hormone afin de pouvoir la synthétiser artificiellement, car il y a de très nombreux patients diabétiques et le nombre de personnes atteintes de cette maladie ne cesse de croître.

Ce n'est qu'en 1958 que la séquence d'acides aminés a été déterminée, à partir de laquelle une molécule d'insuline s'est formée. Pour cette découverte, un biologiste moléculaire du Royaume-Uni, Frederick Sanger, a reçu le prix Nobel. Mais le modèle spatial de la molécule de cette hormone en 1964, utilisant la méthode de diffraction des rayons X, a été déterminé par Dorothy Crowfoot-Hodgkin, pour lequel elle a également reçu le prix scientifique le plus élevé. L'insuline dans le sang est l'un des principaux indicateurs de la santé humaine, et sa fluctuation au-delà de certains indices normatifs est la raison d'un examen approfondi et de l'établissement d'un certain diagnostic.

Où est produite l'insuline?

Afin de comprendre ce que l'insuline est nécessaire pour comprendre - pourquoi l'homme a besoin d'un pancréas, en fait, il est le corps appartenant au système endocrinien et digestif qui produit cette hormone.

La structure de chaque organe est complexe, car en plus des départements de l'organe, divers tissus composés de différentes cellules y travaillent. Une caractéristique du pancréas sont les îlots de Langerhans. Ce sont des accumulations spéciales de cellules productrices d'hormones situées dans tout le corps de l'organe, bien que leur emplacement principal soit la queue du pancréas. Selon un biologiste, chez un adulte, il existe environ un million de ces cellules et leur masse totale ne représente qu'environ 2% du poids corporel.

Comment l'hormone "douce" est-elle produite?

L'insuline dans le sang, contenue dans une certaine quantité, est l'un des indicateurs de la santé. Pour en arriver à un concept si évident pour l'homme moderne, les scientifiques avaient besoin de plus d'une douzaine d'années de recherches minutieuses.

Initialement, deux types de cellules ont été isolés, parmi lesquels les îlots de Langerhans, - les cellules de type A et les cellules de type B. Leur différence consiste dans la production de différentes dans leur orientation fonctionnelle du secret. Les cellules de type A produisent du glucagon, une hormone peptidique qui favorise la dégradation du glycogène dans le foie et maintient un taux constant de glucose dans le sang. Les cellules bêta sécrètent l'insuline - hormone peptidique du pancréas qui abaisse le taux de glucose sanguin, ce qui affecte tous les tissus et, par conséquent, les corps du corps humain ou animal. Il existe une relation claire - pancréatiques cellules A-potentialisent l'apparition du glucose, ce qui rend le travail des cellules B sécrétant l'insuline, ce qui réduit le taux de sucre. Depuis les îlots de Langerhans, l'hormone "douce" est produite et pénètre dans la circulation sanguine en plusieurs étapes. La préproinsuline, précurseur peptidique de l'insuline, est synthétisée sur les ribosomes du bras court du chromosome 11. Cet élément initial consiste en 4 types de résidus d'acides aminés - peptide A, peptide B, peptide C et peptide L. Il pénètre dans le réticulum endoplasmique du réseau eucaryote, où le peptide L en est coupé.

Ainsi, la préproinsuline se transforme en proinsuline, pénétrant dans l'appareil dit de Golgi. C'est là que mûrit l'insuline: la proinsuline perd le peptide C, se divisant en insuline et en résidu peptidique biologiquement inactif. À partir des îlots de Langerhans, l'insuline est sécrétée par l'action du glucose dans le sang, qui pénètre dans les cellules B. En conséquence du cycle de réactions chimiques des granules de sécrétion, l'insuline sécrétée est sécrétée plus tôt.

Quel est le rôle de l'insuline?

L'action de l'insuline a été longtemps étudiée par des physiologistes, physiopathologistes. À l'heure actuelle, c'est l'hormone la plus étudiée du corps humain. L'insuline est importante pour presque tous les organes et tissus, participant à la majorité absolue des processus métaboliques. Un rôle particulier est attribué à l'interaction de l'hormone du pancréas et des glucides.

Le glucose est une substance dérivée dans le métabolisme des glucides et des graisses. Il pénètre dans les cellules B des îlots de Langerhans et les fait sécréter activement de l'insuline. Le travail maximum que cette hormone effectue au transport du glucose dans les tissus gras et musculaires. Qu'est-ce que l'insuline pour le métabolisme et l'énergie dans le corps humain? Elle permet ou empêche de nombreux processus, affectant ainsi le travail de pratiquement tous les organes et systèmes.

La voie de l'hormone dans le corps

L’insuline est l’une des hormones les plus importantes qui affectent tous les systèmes du corps. Son niveau dans les tissus et les fluides du corps sert d'indicateur de l'état de santé. La voie que cette hormone passe de la production à l'élimination est très compliquée. La plupart du temps, il est excrété par les reins et le foie. Mais les scientifiques mènent une étude sur la clairance de l'insuline dans le foie, les reins et les tissus. Ainsi, dans le foie, en passant par la veine porte, appelée système porte, environ 60% de l'insuline produite par le pancréas se dissout. La quantité restante, soit les 35 à 40% restants, est excrétée par les reins. Si l'insuline est administrée par voie parentérale, il ne passe pas la veine du portail, ce qui signifie que l'élimination de base est effectuée par les reins qui affectent leur santé et, si je puis dire, est usée.

L'essentiel est l'équilibre!

L'insuline peut être appelée régulateur dynamique des processus de formation et d'utilisation du glucose. Augmenter le taux de sucre dans le sang de plusieurs hormones, par exemple, le glucagon, la somatotropine (hormone de croissance), l'adrénaline. Mais le niveau de glucose ne réduit que l'insuline et en cela il est unique et extrêmement important. C'est pourquoi on l'appelle aussi hormone hypoglycémiante. Un indicateur caractéristique de certains problèmes de santé est la glycémie, qui dépend directement de la production de la sécrétion des îlots de Langerhans, car elle réduit l'insuline dans le glucose sanguin.

La glycémie, déterminée à jeun chez un adulte en bonne santé, est de 3,3 à 5,5 mmol / litre. Selon la durée de consommation d'une personne, cet indicateur varie entre 2,7 et 8,3 mmol / litre. Les scientifiques ont constaté que manger provoque une augmentation du taux de glucose à plusieurs reprises. Une augmentation régulière prolongée de la quantité de sucre dans le sang (hyperglycémie) indique le développement du diabète sucré.

L'hypoglycémie - une diminution de cet indicateur, peut entraîner non seulement un coma, mais aussi une issue fatale. Si le niveau de sucre (glucose) tombe en dessous de la valeur physiologiquement acceptable, le travail comprend des hormones hyperglycémiques (contre-insuline) libérant du glucose. Mais l'adrénaline et les autres hormones du stress suppriment fortement la sécrétion d'insuline, même dans le contexte d'un taux de sucre élevé.

L'hypoglycémie peut se développer avec une diminution de la quantité de glucose dans le sang due à l'excès de médicaments contenant de l'insuline ou à une production excessive d'insuline. L'hyperglycémie, au contraire, déclenche la production d'insuline.

Maladies insulino-dépendantes

L'augmentation de l'insuline provoque une baisse de la glycémie qui, en l'absence de mesures d'urgence, peut entraîner un coma hypoglycémique et la mort. Une telle affection est possible avec une tumeur bénigne non détectée provenant des cellules bêta des îlots de Langerhans dans le pancréas-insulinome. Une seule dose d'insuline en excès, administrée intentionnellement, a été utilisée pendant un certain temps dans le traitement par la schizophrénie pour potentialiser le choc insulinique. Mais l'administration à long terme de doses importantes d'insuline provoque un complexe de symptômes appelé syndrome de Somogy.

Une augmentation régulière de la glycémie est appelée diabète sucré. Spécialistes cette maladie est divisée en plusieurs types:

  • Le diabète de type 1 est basé sur l'insuffisance de la production d'insuline par les cellules pancréatiques, l'insuline dans le diabète de type 1 étant un médicament essentiel;
  • Le diabète de type 2 se caractérise par une diminution du seuil de sensibilité des tissus insulino-dépendants à cette hormone;
  • MODY-diabète est un complexe de défauts génétiques qui, ensemble, réduisent la quantité de sécrétion de cellules B dans les îlots de Langerhans;
  • Le diabète sucré gestationnel ne se développe que chez la femme enceinte, après la naissance, il disparaît ou est significativement réduit.

Un trait caractéristique de tout type de cette maladie est non seulement une augmentation du taux de glucose dans le sang, mais également une violation de tous les processus métaboliques, ce qui entraîne des conséquences graves.

Avec le diabète, vous devez vivre!

Il n'y a pas si longtemps, le diabète sous forme d'insulinzavisimoy était considéré comme quelque chose qui détériorait sérieusement la qualité de vie du patient. Mais aujourd'hui, de nombreux dispositifs sont développés pour ces personnes, ce qui simplifie grandement les tâches quotidiennes de maintien de la santé. Ainsi, par exemple, un stylo-seringue pour insuline est devenu un attribut indispensable et pratique pour la prise régulière de la dose d'insuline nécessaire, et le glucomètre vous permet de ne pas quitter la maison, de contrôler indépendamment le taux de sucre dans le sang.

Types de préparations d'insuline modernes

Les personnes qui sont obligées de prendre des médicaments contenant de l'insuline savent que l'industrie pharmaceutique les produit dans trois positions différentes, caractérisées par la durée et le type de travail. Ce sont les types d'insuline.

  1. L'insuline ultra-courte est une nouveauté en pharmacologie. Ils ne fonctionnent que pendant 10 à 15 minutes, mais pendant ce temps, ils ont le temps de jouer le rôle d'insuline naturelle et d'exécuter toutes les réactions métaboliques dont le corps a besoin.
  2. L'insuline courte ou rapide est prise immédiatement avant les repas. un tel médicament commence à agir 10 minutes après son administration par voie orale, et la durée de son action est au maximum de 8 heures à partir du moment de l'administration. Ce type se caractérise par une dépendance directe à la quantité de substance active et à la durée de son travail - plus la dose est élevée, plus la dose est longue. Les injections d'insuline courte sont administrées par voie sous-cutanée ou intraveineuse.
  3. L'insuline moyenne représente le plus grand groupe d'hormones. Ils commencent à travailler 2-3 heures après l'introduction dans le corps et durent 10-24 heures. Différents médicaments de l'insuline moyenne peuvent avoir différents pics d'activité. Souvent, les médecins prescrivent des médicaments complexes qui incluent l'insuline courte et moyenne.
  4. Les insulines à action prolongée sont considérées comme des médicaments de base, qui sont pris 1 fois par jour et sont donc appelés basiques. Pour travailler l'insuline de l'action prolongée commence après seulement 4 heures, par conséquent aux formes sérieuses de la maladie à manquer sa réception n'est pas recommandée.

Décidez de la question de savoir quelle insuline choisir pour un cas spécifique de diabète, peut être médecin dans le traitement de nombreuses circonstances et l'évolution de la maladie.

Qu'est-ce que l'insuline? Une hormone vitale du pancréas, la plus étudiée, responsable de la réduction de la glycémie et de la participation à la quasi-totalité des processus métaboliques dans la grande majorité des tissus de l'organisme.

Qu'est-ce que l'insuline, son effet sur le corps et les derniers développements

Tout sur l'insuline. Quelle fonction est appelée pour effectuer l'insuline dans le corps humain et comment ce médicament peut maintenant aider à faire face à une maladie aussi redoutable que le diabète.

Qu'est-ce que l'insuline et pourquoi est-ce si nécessaire pour une personne? La réponse à cette question se trouve littéralement à la surface de l'article ci-dessous.

Insuline - dérivée du mot latin Insula (île), est une certaine substance de nature protéique, synthétisée par certaines cellules du pancréas, ou plutôt ses formations. En terminologie médicale, ils sont désignés comme îlots de Langerhans-Sobolev.

Cette hormone du pancréas exerce une influence considérable sur tous les processus métaboliques, dans les tissus inhérents au corps humain. Appartient à une série de peptides, on sature la qualité des cellules humaines toutes les substances nécessaires à son, portant le potassium de l'hématopoïèse du système, et une variété d'acides aminés, bien entendu, le glucose. Comme c'est grâce au glucose, un certain équilibre en glucides est maintenu dans le corps humain.

Voici comment ça se passe: lorsque vous mangez de la nourriture dans le corps, cela augmente la quantité de glucose, ce qui affecte le niveau de la substance décrite dans le sang et augmente.

Formule chimique et structurelle

L'effet constructif de cette substance est lié à sa structure moléculaire. C'est ce qui a suscité l'intérêt des scientifiques dès le début de la découverte de cette hormone. Puisque la formule chimique précise de cette substance synthétisée lui permettrait d'être isolée chimiquement.

Naturellement, seule une formule chimique ne suffit pas pour décrire sa structure. Mais il est également vrai que la science ne s'arrête pas et que sa nature chimique est déjà connue. Et cela permet d'améliorer tous les nouveaux et nouveaux développements de médicaments visant à guérir une personne atteinte de diabète.

La structure, son origine chimique comprend des acides aminés et est une sorte d'hormone peptidique. Sa structure moléculaire présente deux chaînes polypeptidiques, dans lequel la formation et les résidus d'acides aminés sont impliqués, dont le nombre, en général - 51. Ces chaînes sont reliées par des ponts disulfure classiquement définies comme « A » et « B ». Le groupe "A" a 21 résidus d'acides aminés, "B" 30.

La structure même et l'efficacité des exemples d'une variété d'espèces biologiques diffèrent les uns des autres. Chez les gens, cette structure rappelle plus que celle qui est formée dans un organisme de singe et qui est équipée chez un porc. Différences entre les structures porcines et humaines uniquement dans un seul résidu d'acide aminé situé dans la chaîne B. Une structure biologique ultérieure de structure similaire est un taureau, avec une différence de structure dans trois résidus d'acides aminés. Chez les mammifères, les molécules de cette substance diffèrent encore plus par les résidus d'acides aminés.

Fonctions et ce qui affecte l'hormone

En mangeant des protéines, l'insuline, hormone peptidique, n'est pas digérée comme les autres dans l'intestin, mais remplit une multitude de fonctions. Alors, qu'est-ce que cette substance, principalement l'insuline, joue dans la réduction de la concentration de glucose dans le sang? Et aussi pour augmenter la perméabilité des membranes cellulaires pour le glucose.

Bien qu'il effectue l'insuline et d'autres fonctions tout aussi importantes dans le corps:

  • Il stimule l'apparition dans le foie et la structure musculaire du glycogène - une forme de conservation du glucose dans les cellules animales;
  • Augmente la synthèse du glycogène;
  • Réduit une certaine activité enzymatique de la fission, des graisses et du glycogène;
  • Il permet à l'insuline d'augmenter la synthèse des protéines et des graisses;
  • Il contrôle d'autres systèmes humains et influence l'assimilation correcte des acides aminés par les cellules;
  • Supprimer l'apparence des corps cétoniques;
  • Supprime le clivage des lipides.

L'insuline est une hormone qui régule le métabolisme des glucides dans le corps humain. Son rôle en tant que substance protéique dans le sang est la réduction de la glycémie.

Le défaut de sécrétion d'insuline chez l'homme causées par l'effondrement des cellules bêta conduit souvent à une carence complète de l'insuline et le diagnostic - 1 diabète de type. La violation de la même interaction de cette substance sur les tissus entraîne le développement du diabète de type 2.

Odeur

Quelle odeur ressemble à cette substance? Un symptôme du diabète, qui attire tout d'abord l'attention, est l'odeur d'acétone de la bouche. Compte tenu de l'insuffisance de l'hormone décrite, le glucose ne pénètre pas dans les cellules. En relation avec ce que les cellules commencent à avoir une vraie faim. Et le glucose accumulé commence à former des corps cétoniques, ce qui augmente l'odeur de l'acétone de la peau et de l'urine. Par conséquent, si vous sentez cette odeur, consultez immédiatement un médecin.

L'identification et la production de cette substance au 20ème siècle en tant que médicament pour les diabétiques ont permis à beaucoup de personnes non seulement de prolonger leur vie avec une telle maladie, mais aussi d'en profiter pleinement.

La formation d'une hormone dans le corps

Seules les cellules "B" sont responsables de la production de cette substance dans le corps humain. L'hormone insuline traite de la régulation du sucre et de l'effet sur les processus lipidiques. Si ces processus sont violés, le diabète commence à se développer. Dans le cadre de ce que les scientifiques avant umami est petit problème dans des domaines tels que la médecine, la biochimie, la biologie et le génie génétique pour comprendre les nuances de la biosynthèse et de l'action de l'insuline dans le corps pour mieux contrôler ces processus.

Donc, pour quelle réponse les cellules "B" - pour le développement de l'insuline de deux catégories, dont l'une est ancienne et l'autre améliorée, est nouvelle. Dans le premier cas, la proinsuline est formée - elle n'est pas active et ne remplit pas la fonction hormonale. La quantité de cette substance est définie à 5% et le rôle qu'elle joue dans le corps n'est pas entièrement compris.

L'hormone insuline est libérée « B » premières cellules, comme décrit ci-dessus hormone, avec la seule différence étant que, dans le futur, il est envoyé à l'appareil de Golgi, où plus et recyclé. A partir de ce composant cellulaire, qui est destiné à la synthèse et à l'accumulation de diverses substances à l'aide d'enzymes, le peptide C est séparé.

Et en outre, en raison de la formation d'insuline et de son accumulation, l'emballage pour une meilleure conservation dans des récipients de sécrétion. Alors, s'il y a un besoin d'insuline dans le corps, ce qui est dû à l'augmentation du glucose, des cellules "B", cette hormone est rapidement jetée dans le sang.

Donc, le corps humain et forme l'hormone décrite.

Nécessité et rôle de l'hormone décrite

Pourquoi avez-vous besoin d'insuline dans le corps humain, pourquoi et quelle en est la substance dans le rôle? Le corps humain pour un travail correct et normal nous dit toujours que pour chacune de ses cellules il est nécessaire à un certain moment:

  • Saturer d'oxygène;
  • Les nutriments dont il a besoin;
  • Glucose.

C'est comment son activité de vie est soutenue.

Un glucose sous la forme d'une source d'énergie produite par le foie et qui pénètre dans l'organisme avec de la nourriture a besoin d'aide pour pénétrer dans chaque cellule du sang. Dans ce processus, l'insuline pour l'entrée du glucose dans les cellules et joue un rôle dans le corps humain d'un certain conducteur, fournissant ainsi une fonction de transport.

Et, bien sûr, le manque de cette substance littéralement fatale à l'organisme et ses cellules, mais l'excès peut causer des maladies telles que le diabète de diabète de type 2, l'obésité, perturber le cœur, les vaisseaux sanguins, et même conduire au développement de maladies oncologiques.

En relation avec ce qui précède, le niveau d'insuline chez une personne atteinte de diabète doit être vérifié aussi souvent que possible, en distribuant des tests et en demandant une aide médicale.

Production et composante de matière

L'insuline naturelle se forme dans le pancréas. Le médicament décrit dans cet article, étant un médicament vital, a provoqué une véritable révolution parmi les personnes qui souffrent et souffrent de diabète sucré.

Alors, qu'est-ce que c'est et comment l'insuline est-elle produite dans les produits pharmaceutiques?

Les préparations d'insuline pour diabétiques diffèrent les unes des autres:

  • Nettoyer d'une manière ou d'une autre
  • Origine (il y a l'insuline bovine, porcine, humaine);
  • Composants secondaires
  • Concentration;
  • solution de pH;
  • La possibilité de mélanger des médicaments (action courte et prolongée).

seringues à insuline produite par le processus d'étalonnage spécial qui est le suivant: lors de la prise d'une seringue 0,5 ml de médicament, le patient prend 20 unités, correspondant à 0,35 ml à 10 unités et ainsi de suite.

De quoi est faite cette drogue? Ici, tout dépend de la méthode d'obtention. Il peut être des types suivants:

  • Médicament d'origine animale
  • Biosynthétique;
  • Génétiquement modifié;
  • Modifié génétiquement;
  • Synthétique.

La plus longue hormone de porc utilisée. Mais une telle formulation d'insuline, qui ne ressemblait pas complètement aux hormones naturelles, n'a pas eu un résultat efficace absolu. Dans le cadre de ce qui est réel succès et l'effet dans le traitement du diabète devenu mécanisme d'action de l'insuline recombinante dont les propriétés sont presque 100% satisfaits personnes diabétiques, avec différents groupes d'âge.

Ainsi, l'effet du recombinant d'insuline a donné de bonnes chances aux diabétiques de mener une vie normale et complète.

L'insuline

L'insuline (du latin insula - island) - une hormone de nature peptidique, est formée dans les cellules bêta des îlots du pancréas de Langerhans. A une influence multiple sur l'échange dans presque tous les tissus. L'effet principal de l'insuline est de réduire la concentration de glucose dans le sang. Il a été isolé pour la première fois par les scientifiques canadiens F. Bunting et C. Best (1921-22).

La molécule d'insuline est formée de deux chaînes polypeptidiques contenant 51 résidus d'acides aminés: la chaîne A est constituée de 21 résidus d'acides aminés, la chaîne B est formée de 30 résidus d'acides aminés. Les chaînes polypeptidiques sont reliées par deux ponts disulfure à travers des résidus de cystéine, la troisième liaison disulfure est située dans la chaîne A.

La structure primaire de l'insuline chez différentes espèces biologiques diffère quelque peu, tout comme son importance dans la régulation du métabolisme des glucides. Le plus proche de l'insuline humaine est porcine, qui diffère de celle-ci par un seul résidu d'acide aminé: 30 position de la chaîne B de l'insuline porcine est l'alanine, comme dans l'insuline humaine - thréonine; L'insuline bovine a trois résidus d'acides aminés.

La biosynthèse de l'insuline comprend la formation de deux précurseurs inactifs, la préproinsuline et la proinsuline, qui, à la suite d'une protéolyse séquentielle, sont converties en une hormone active. La biosynthèse de la préproinsuline commence par la formation d'un peptide signal sur les polyribosomes associés à l'ER. Le peptide signal pénètre dans la lumière ER et dirige l'entrée dans la lumière du RE de la chaîne polypeptidique en croissance. Après la fin de la synthèse de préproinsuline, le peptide signal, qui comprend 24 résidus d'acides aminés, est séparé (Figure 11-24).

Proinsuline (86 résidus d'acides aminés) entre dans l'appareil de Golgi, où l'action des proteases spécifiques clivés à plusieurs endroits pour former l'insuline (51 résidus d'acides aminés) et le C-peptide constitué de 31 résidus d'acides aminés.

L'insuline et le peptide C en quantités équimolaires sont inclus dans les granules de sécrétion. Dans les granules, l'insuline se combine au zinc, formant des dimères et des hexamères. Les granules matures fusionnent avec la membrane plasmique et l'insuline et le peptide C sont sécrétés dans le liquide extracellulaire à la suite de l'exocytose. Après sécrétion dans le sang, les oligomères d'insuline se décomposent. T1 / 2 d'insuline dans le plasma sanguin est 3-10 minutes, peptide C - environ 30 minutes.

Rôle biologique- L'insuline augmente considérablement la perméabilité des parois des muscles et des cellules adipeuses pour le glucose. T. A. Tous les processus d'assimilation du glucose se produisent dans les cellules, et de l'insuline les transport du glucose favorise, il fournit l'utilisation du glucose par le corps, la synthèse de glycogène (réserve de glucides) et son accumulation dans les fibres musculaires. En augmentant l'apport de glucose dans les cellules du tissu adipeux, l'insuline stimule la formation de graisse dans le corps. En outre, l'insuline stimule et la synthèse des protéines dans la cellule, augmentant la perméabilité des parois cellulaires pour les acides aminés.

Hyperglycémie - Augmentation de la glycémie.

En cas d'hyperglycémie, l'apport de glucose augmente à la fois dans le foie et dans les tissus périphériques. Dès que le taux de glucose augmente, le pancréas commence à produire de l'insuline.

Hypoglycémie - une pathologie caractérisée par une diminution du taux de glucose dans le sang périphérique inférieure à la norme (<3,3 ммоль/л при оценке по цельной капиллярной крови, <3,9 ммоль/л — по венозной плазме). Развивается вследствие передозировки сахароснижающих препаратов или избыточной секреции инсулина в организме. Тяжёлая гипогликемия может привести к развитию гипогликемической комы и вызвать гибель человека. Insulinome - une tumeur bénigne des cellules bêta du pancréas, qui produit une quantité excessive d'insuline. Le tableau clinique est caractérisé par des conditions hypoglycémiques occasionnelles.

Schéma de la biosynthèse de l'insuline dans les cellules β des îlots de Langerhans. ER - réticulum endoplasmique. 1 - formation d'un peptide signal; 2 - synthèse de préproinsuline; 3 - clivage du peptide signal; 4 - transport de proinsuline vers l'appareil de Golgi; 5 - transformation de la proinsuline en insuline et peptide C et inclusion de l'insuline et du peptide C dans les granules de sécrétion; 6 - sécrétion d'insuline et de peptide C.

Structure de l'insuline humaine. A. Structure primaire de l'insuline. B. Modèle de la structure tertiaire de l'insuline (monomère): 1 - chaîne A; Chaîne 2-B; Site de liaison du récepteur 3

Le glucagon est l'hormone des cellules alpha des îlots de Langerhans du pancréas. Par sa structure chimique, le glucagon est une hormone peptidique.

La molécule de glucagon se compose de 29 acides aminés et a un poids moléculaire de 3485 daltons. Le glucagon a été découvert en 1923 par Kimball et Merlin.

Le site principal de synthèse du glucagon est constitué par les cellules a de l'appareil des îlots du pancréas. Cependant, des quantités assez importantes de cette hormone peuvent être produites à d'autres endroits du tractus gastro-intestinal.

Le glucagon est synthétisé sous la forme d'un grand précurseur - le proglucagon (poids moléculaire d'environ 9 000). De plus grandes molécules ont également été détectées, mais on ignore si elles sont des précurseurs du glucagon ou des peptides étroitement apparentés. Seulement 30 à 40% du "glucagon" immunoréactif dans le plasma représentent la part du glucagon pancréatique. Le reste sont des molécules plus grandes, dépourvues d'activité biologique.

Dans le plasma, le glucagon est sous forme libre. Comme il ne se lie pas à la protéine de transport, la demi-vie du glucagon est faible (environ 5 minutes).

L'inactivation de cette hormone se produit dans le foie sous l'action d'une enzyme qui, séparant la liaison entre Ser-2 et Gln-3, élimine deux acides aminés de l'extrémité N-terminale. Le foie est la première barrière au glucagon sécrété et, comme il inactive rapidement cette hormone, sa teneur dans le sang de la veine porte est beaucoup plus élevée que dans le sang périphérique.

Le glucagon n'a pratiquement aucun effet sur le glycogène des muscles squelettiques, apparemment en raison de l'absence presque totale de récepteurs du glucagon. Le glucagon provoque une augmentation de la sécrétion d'insuline par les cellules β pancréatiques saines et une inhibition de l'activité insulinase. C'est apparemment l'un des mécanismes physiologiques permettant de lutter contre l'hyperglycémie provoquée par le glucagon.

Le glucagon exerce un fort effet inotrope et chronotrope sur le myocarde en raison de la formation accrue d'AMPc (par exemple, a un effet similaire à l'effet des agonistes des récepteurs ß-adrenergiques, mais sans faire intervenir le système β-adrénergique dans la réalisation de cet effet). Il en résulte une augmentation de la pression artérielle, une augmentation de la fréquence cardiaque et de la force.

À des concentrations élevées, le glucagon provoque un fort effet spasmolytique, la relaxation des muscles lisses des organes internes, en particulier de l'intestin, non médiée par l'adénylate cyclase.

Le glucagon est impliqué dans la mise en œuvre des réactions de « combat ou fuite », ce qui augmente la disponibilité des substrats énergétiques (par exemple, le glucose, les acides gras libres, cétoacide) aux muscles squelettiques et en augmentant le flux sanguin vers les muscles squelettiques en raison du raffermissement du cœur. Par ailleurs, le glucagon augmente la sécrétion des catécholamines par le tissu médullo-surrénale et augmente la sensibilité aux catécholamines

Le glucagon est l'hormone du pancréas. Son action est opposée à celle de l'insuline. Dans le cas du diabète sucré, l'action mutuelle de l'insuline et du glucagon se manifeste par le fait qu'une production insuffisante d'insuline s'accompagne d'une augmentation de la production de glucagon. C'est l'augmentation du taux d'hormone glucagon dans le sang qui est la cause de l'augmentation du taux de glucose (hyperglycémie). Le mécanisme d'action du glucagon est clairement observé dans le traitement du diabète sucré insulino-dépendant (c'est-à-dire une déficience en insuline). Dans le cas d'une production insuffisante d'insuline par le pancréas se développe une hyperglycémie (niveau élevé de sucre dans le sang dans le sang) et une acidose métabolique (augmentation de l'acidité de l'organisme), qui peut être évité en réduisant le niveau de glucagon dans le sang. Pour ce faire, assignez la somatostatine (une hormone du pancréas), qui supprime la production et la libération dans le sang du glucagon. Après cela, même en l'absence totale d'insuline, le taux de sucre dans le sang n'est pas beaucoup plus élevé que la normale.

Une augmentation significative du contenu de l'hormone glucagon dans le sang est un signe de glucagon (tumeur des glandes surrénales). Avec le glucagon, un excès de glucagon contribue à l'augmentation de la glycémie et au développement du diabète sucré.

La structure primaire de la molécule de glucagon suivante: NH2-His-Ser-Gln-Gly-Thr-Phe- Thr-Ser-Asp-Tyr-Ser-Lys-Tyr-Leu-Asp-Ser- Arg-Arg-Ala-Gln-Asp- Phe-Val-Gln-Trp-Leu-Met-Asn-Thr-COOH

L'insuline est la plus jeune hormone

Structure

L'insuline est une protéine constituée de deux chaînes peptidiques Un (21 acides aminés) et Dans le (30 acides aminés), reliés entre eux par des ponts disulfure. Au total, dans l'insuline humaine mature, il y a 51 acides aminés et son poids moléculaire est de 5,7 kDa.

Synthèse

L'insuline est synthétisée dans les cellules ß du pancréas sous la forme de la préproinsuline, à l'extrémité N-terminale est une séquence signal de 23 acides aminés, qui sert de conducteur de la molécule entière dans la lumière du reticulum endoplasmique. Ici, la séquence terminale est immédiatement clivée et la proinsuline est transportée dans l'appareil de Golgi. À ce stade de la molécule, la proinsuline est présente Chaîne A, Chaîne B et C-peptide (Eng. de se connecter - classeur). Dans l'appareil de Golgi, la proinsuline est emballée dans des granules sécrétoires avec les enzymes nécessaires à la "maturation" de l'hormone. À mesure que les granules se déplacent vers la membrane plasmique, des ponts disulfure se forment, le peptide C (31 acides aminés) est coupé et la molécule finie est formée l'insuline. Dans les granulés finis, l'insuline est à l'état cristallin sous la forme d'un hexamère formé avec la participation de deux ions Zn 2+.

Schéma de synthèse de l'insuline

Régulation de la synthèse et de la sécrétion

La sécrétion d'insuline se produit constamment et environ 50% de l'insuline libérée par les cellules β n'est pas associée à la prise alimentaire ou à d'autres influences. Pendant la journée, le pancréas sécrète environ 1/5 de l'insuline stockée.

Le stimulateur principal la sécrétion d'insuline est une augmentation de la concentration de glucose dans le sang au-dessus de 5,5 mmol / l, la sécrétion maximale atteint 17-28 mmol / l. Une caractéristique de cette stimulation est l'amélioration en deux phases de la sécrétion d'insuline:

  • première phase dure 5-10 minutes et la concentration de l'hormone peut être multipliée par 10, après quoi sa quantité diminue,
  • deuxième phase commence environ 15 minutes après le début de l'hyperglycémie et se poursuit tout au long de la période, entraînant une augmentation du taux d'hormone 15-25 fois.

Plus la concentration de glucose reste élevée dans le sang, plus les cellules β sont connectées à la sécrétion d'insuline.

L'induction de la synthèse de l'insuline se produit à partir du moment de la pénétration du glucose dans la cellule avant la traduction de l'ARNm de l'insuline. Il est régulé par une transcription accrue du gène de l'insuline, une augmentation de la stabilité de l'ARNm de l'insuline et une augmentation de la transmission de l'ARNm de l'insuline.

Activation de la sécrétion d'insuline

1. Après la pénétration du glucose dans les cellules β (via Glut-1 et Glut-2), il est phosphorylé par l'hexokinase IV (glucokinase, faible affinité pour le glucose);

2. En outre, le glucose est oxydé de manière aérobie, tandis que le taux d'oxydation du glucose dépend linéairement de sa quantité,

3. En conséquence, l'ATP est produit, dont la quantité dépend aussi directement de la concentration de glucose dans le sang,

4. L'accumulation d'ATP stimule la fermeture des canaux ioniques K +, ce qui conduit à la dépolarisation de la membrane,

5. La dépolarisation de la membrane conduit à la découverte de canaux Ca 2+ dépendants du potentiel et à l'influx d'ions Ca 2+ dans la cellule.

6. Les ions Ca 2+ entrants activent la phospholipase C et déclenchent le mécanisme de signalisation calcium-phospholipide avec la formation de DAG et d'inositol triphosphate (IF3),

7. L'apparition de IF3 dans le cytosol, ouvre des canaux Ca 2+ dans le réticulum endoplasmique, ce qui accélère l'accumulation d'ions Ca 2+ dans le cytosol,

8. Une forte augmentation de la concentration en ions Ca 2+ dans la cellule entraîne le transfert des granules sécrétoires vers la membrane plasmique, leur fusion avec celle-ci et l'exocytose des cristaux d'insuline matures vers l'extérieur.

9. En outre, les cristaux se désintègrent, les ions Zn 2+ sont séparés et les molécules de l'insuline active sortent dans la circulation sanguine.

Schéma de régulation intracellulaire de la synthèse d'insuline avec la participation du glucose

Le mécanisme d'entraînement décrit peut être corrigé dans un sens ou dans l'autre sous l'influence d'un certain nombre d'autres facteurs, tels que les acides aminés, les acides gras, les hormones GIT et d'autres hormones, la régulation nerveuse.

Des acides aminés, la sécrétion d'hormones est la plus touchée lysine et l'arginine. Mais en eux-mêmes, ils ne stimulent presque pas la sécrétion, leur effet dépend de la présence d'une hyperglycémie, c'est-à-dire les acides aminés ne potentialisent que l'action du glucose.

Acides gras libres sont également des facteurs qui stimulent la sécrétion d'insuline, mais aussi seulement en présence de glucose. Lorsque l'hypoglycémie ils ont l'effet contraire, la suppression de l'expression du gène de l'insuline.

Logique est la sensibilité positive de la sécrétion d'insuline à l'action des hormones du tractus gastro-intestinal - incretin (polypeptide insulinotrope dépendant de l'entéroglucagon et du glucose), cholécystokinine, sécrétine, gastrine, polypeptide inhibiteur gastrique.

L’augmentation de la sécrétion d’insuline associée à une exposition prolongée peut hormone de croissance, ACTH et glucocorticoïdes, les œstrogènes, progestatifs. Cela augmente le risque d'épuisement des cellules β, une diminution de la synthèse d'insuline et l'émergence du diabète sucré insulino-dépendant. Ceci peut être observé avec l'utilisation de ces hormones en thérapie ou dans des pathologies associées à leur hyperfonction.

La régulation nerveuse des cellules ß pancréatiques comprend adrénergique et cholinergique règlement. Tout stress (stress émotionnel et / ou physique, hypoxie, hypothermie, traumatisme, brûlure) augmente l'activité du système nerveux sympathique et inhibe la sécrétion d'insuline due à l'activation de l'α2-récepteurs adrénergiques. En revanche, la stimulation de β2-adrenoreceptors conduit à une augmentation de la sécrétion.

En outre, la libération d'insuline est contrôlée n.vagus, à son tour, sous le contrôle de l'hypothalamus, sensible à la concentration de glucose dans le sang.

Cible

Aux organes-cibles de l'insuline peuvent être attribués tous les tissus qui ont des récepteurs à elle. Les récepteurs à l'insuline se trouvent sur presque toutes les cellules, à l'exception des cellules nerveuses, mais en nombre différent. Les cellules nerveuses n'ont pas de récepteurs pour l'insuline. cela ne pénètre tout simplement pas dans la barrière hémato-encéphalique.

Le récepteur de l'insuline est glycoprotéine, construit à partir de deux dimères, chacun constitué de sous-unités α et β, (αβ)2. Les deux sous-unités sont codées par un gène de 19 chromosomes et sont formées à la suite d’une protéolyse partielle d’un seul précurseur. La demi-vie du récepteur est de 7 à 12 heures.

Lorsque l'insuline se lie au récepteur, la conformation du récepteur change et elles se lient l'une à l'autre, formant des microagrégats.

La liaison de l'insuline au récepteur déclenche une cascade enzymatique de réactions de phosphorylation. Tout d'abord, autophosphorylé résidus de tyrosine sur le domaine intracellulaire du récepteur lui-même. Cela active le récepteur et conduit à la phosphorylation des résidus de sérine sur une protéine particulière appelée substrat du récepteur de l'insuline (SIR, ou plus souvent IRS de l'anglais. l'insuline récepteur substrat). Il existe quatre types d'IRS: IRS-1, IRS-2, IRS-3, IRS-4. De plus, les substrats du récepteur de l'insuline comprennent des protéines Grb-1 et Shc, qui diffèrent de la séquence d'acides aminés IRS.

Deux mécanismes pour réaliser les effets de l'insuline

D'autres événements sont divisés en deux domaines:

1. Processus associés à l'activation phosphoinositol-3-kinase - contrôler principalement les réactions métaboliques du métabolisme des protéines, des glucides et des lipides (rapide et très vite effets de l'insuline). Cela comprend des processus qui régulent l'activité des transporteurs de glucose et l'absorption du glucose.

2. Réactions associées à l'activité enzymatique MAP kinase - en général, l'activité de la chromatine (lent et très lent effets de l'insuline).

Néanmoins, une telle subdivision est conditionnelle, car il existe dans la cellule des enzymes sensibles à l'activation des deux voies en cascade.

Réactions associées à l'activité de la phosphatidylinositol-3-kinase

Après l'activation, IRS-protéine et un certain nombre de protéines auxiliaires contribuent à la fixation de la membrane enzyme hétérodimère phospho-3-kinase contenant un p85 de régulation (le nom provient de MW 85 kDa) et une sous-unité p110 catalytique. Cette kinase phosphoryle les phosphatidylinositol phosphates membranaires en 3ème position sur phosphatidylinositol-3,4-diphosphate (PIP2) et au phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate (PIP3). On croit que PIP3 peut agir comme un ancrage membranaire pour d'autres éléments dans l'action de l'insuline.

L'effet de la phosphatidylinositol-3-kinase sur le phosphatidylinositol-4,5-diphosphate

Après la formation de ces phospholipides, l’activation de la protéine kinase PDK1 (Protéine kinase-1 dépendante du 3-phosphoinositide), qui, avec l’ADN-protéine-kinase (DNA-PK, Eng. Protéine kinase ADN-dépendante, DNA-PK) deux fois phosphoryler la protéine kinase B (également appelé souvent AKT1, Eng. RAC-alpha sérine / thréonine-protéine kinase), qui est attaché à la membrane grâce à PIP3.

Phosphorylation active la protéine kinase B (AKT1), elle laisse la membrane et se déplace vers le cytoplasme et le noyau où phosphoryle de nombreuses protéines cibles (plus de 100 pièces), qui assurent en outre la réponse cellulaire:

Mécanisme phosphoinositol-3-kinase de l'action de l'insuline
  • en particulier, c'est l'action de la protéine kinase B (ACT1) qui conduit au transfert des transporteurs de glucose GluT-4 vers la membrane cellulaire et à l'absorption du glucose par les myocytes et les adipocytes.
  • aussi, par exemple, la protéine kinase active B (AKT1) phosphoryle et active la phosphodiestérase (PDE), l'hydrolyse de l'AMPc en AMP, résultant de la concentration de l'AMPc dans les cellules cibles est réduite. Etant donné que la participation de la protéine kinase AMPc active A, qui stimule la phosphorylase TAG-lipase et le glycogène, ce qui entraîne l'action de l'insuline dans les adipocytes est supprimée de la lipolyse dans le foie et - l'arrêt de la glycogénolyse.
Réactions de l'activation de la phosphodiestérase
  • un autre exemple est l'action de la protéine kinase B (AKT) sur kinase glycogène synthase. La phosphorylation de cette kinase l'inactive. En conséquence, il est incapable d'agir sur la glycogène-synthase, de la phosphoryler et de l'inactiver. Ainsi, l'effet de l'insuline conduit à la rétention de la glycogène synthase dans la forme active et à la synthèse du glycogène.

Réactions associées à l'activation de la voie MAP kinase

Au tout début du déploiement de cette voie, un autre substrat du récepteur de l'insuline intervient - la protéine Shc (Eng. Src (homologie 2 contenant le domaine) transformant la protéine 1), qui se lie à un récepteur à l'insuline activé (autophosphorylé). Ensuite, la protéine Shc interagit avec la protéine Grb (Eng. protéine liée au récepteur du facteur de croissance) et le force à rejoindre le récepteur.

La protéine Ras, présente dans un état silencieux associé au GDF, se trouve également dans la membrane. Près de la protéine Ras se trouvent des protéines "auxiliaires" - GEF (anglais). Facteur d'échange GTF) et SOS (Eng. fils de sept ans) et la protéine GAP (Eng. Facteur d'activation de la GTPase).

Formation d'un complexe de protéines Shc-GRB active groupe FEM-SOS-GAP et conduit au remplacement du PIB de GTP à la composition Ras-protéine, ce qui provoque son activation (complexe Ras-GTP) et le transfert de la protéine kinase signal de Raf-1.

Lorsqu'elle est activée de la protéine kinase Raf-1 se produit son raccordement à la membrane plasmatique, la phosphorylation par des kinases tyrosine, de résidus supplémentaires, serine et la threonine, ainsi que l'interaction simultanée avec le récepteur de l'insuline.

En outre, les phosphorylates Raf-1 activés (activés) MAPK-K - MAPK protéine kinase (Eng. protéine kinase activée par un mitogène, également appelé MEK, anglais. MAPK / ERK kinase), qui à son tour phosphoryle l'enzyme MAPK (MAP kinase, ou autrement ERK, Eng. kinase extracellulaire régulée par le signal).

1. Après activation de la MAP kinase directement ou par l'intermédiaire de kinases supplémentaires, les protéines phosphorylées cytoplasme, changer leur activité, par exemple:

  • l'activation de la phospholipase A2 conduit au clivage des phospholipides de l'acide arachidonique, qui est ensuite converti en eicosanoïdes,
  • l'activation de la kinase ribosomale déclenche le processus de traduction des protéines,
  • l'activation des protéines phosphatases conduit à la déphosphorylation de nombreuses enzymes.

2. L'ampleur des conséquences est la transmission du signal d'insuline dans le coeur. MAP kinase seule phosphorylates et cela active un certain nombre de facteurs de transcription, assurant la lecture de certains gènes importants pour la division, la différenciation et d'autres réponses cellulaires.

Mode de réalisation des effets de l'insuline dépendant du MAP

L'une des protéines associées à ce mécanisme est le facteur de transcription CREB (Eng. protéine de liaison à l'élément de réponse à l'AMPc). À l'état inactif, le facteur est déphosphorylé et n'affecte pas la transcription. Sous l'action de signaux d'activation, le facteur se lie à certaines séquences CRE-DNA (Eng. éléments de réponse cAMP) renforcer ou affaiblir la lecture des informations issues de l’ADN et leur mise en œuvre. En plus de la voie MAP-kinase, le facteur est sensible aux voies de signalisation associées à protéine kinase A et calcium-calmoduline.

La vitesse des effets de l'action de l'insuline

Les effets biologiques de l'insuline sont divisés par la vitesse de développement:

Effets très rapides (secondes)

Ces effets sont associés aux modifications des transports transmembranaires:

1. Activation de la Na + / K + -ATPase, ce qui provoque la sortie d'ions et d'entrée d'ions Na + dans la cellule K +, ce qui conduit à une hyperpolarisation de la membrane des cellules sensibles à l'insuline (à l'exception des hépatocytes).

2. Activation de l'échangeur Na + / H + sur la membrane cytoplasmique de nombreuses cellules et libération d'ions H + de la cellule en échange d'ions Na +. Un tel effet a une importance dans la pathogenèse de l'hypertension artérielle chez les diabétiques de type 2.

3. La dépression de la membrane Ca 2+ -ATPase entraîne un retard des ions Ca 2+ dans le cytosol de la cellule.

4. La libération de transporteurs de glucose GluT-4 sur la membrane des myocytes et des adipocytes et une augmentation de 20 à 50 fois du volume de transport du glucose dans la cellule.

Effets rapides (minutes)

Les effets rapides consistent en des modifications des taux de phosphorylation et de déphosphorylation des enzymes métaboliques et des protéines régulatrices. En conséquence, l'activité augmente

  • glycogène synthase (stockage du glycogène),
  • glucokinase, phosphofructokinase et pyruvate kinase (glycolyse),
  • la pyruvate déshydrogénase (préparation de l'acétyl-SCoA),
  • HMG-ScoA réductase (synthèse du cholestérol),
  • acétyl-SCoA-carboxylase (synthèse d'acides gras),
  • Glucose-6-phosphate déshydrogénase (voie du pentose phosphate),
  • phosphodiesterase (cessation des effets hormones mobilisatrices adrénaline, glucagon, etc.).

Effets lents (minutes-heures)

Les effets lents consistent à modifier le taux de transcription des gènes protéiques responsables du métabolisme, à la croissance et à la division des cellules, par exemple:

1. Induction de la synthèse enzymatique

  • glucokinase et pyruvate kinase (glycolyse),
  • ATP-citrate-lyase, acétyl-SCoA-carboxylase, acide gras synthase, malate déshydrogénase cytosolique (synthèse des acides gras),
  • Glucose-6-phosphate déshydrogénase (voie du pentose phosphate),

2. Répression de la synthèse d'ARNm, par exemple, pour la PEP-carboxykinase (gluconéogenèse).

3. Augmente la phosphorylation de la sérine de la protéine ribosomique S6, ce qui favorise les processus de traduction.

Effets très lents (heures / jour)

Les effets très lents réalisent la mitogenèse et la multiplication cellulaire. Par exemple, ces effets incluent

1. Augmentation de la synthèse hépatique de la somatomédine, dépendante de l'hormone de croissance.

2. Augmentation de la croissance et de la prolifération des cellules en synergie avec la somatomédine.

3. Transition de la cellule de la phase G1 à la phase S du cycle cellulaire.

Pathologie

Hypofonction

Diabète sucré insulino-dépendant et non insulino-dépendant. Pour le diagnostic de ces pathologies, la clinique utilise activement des tests de stress et la détermination de la concentration en insuline et en peptide C.

Anatomie de l'insuline humaine - Informations:

Insuline -

L'insuline (du latin insula - island) - une hormone de nature peptidique, est formée dans les cellules bêta des îlots du pancréas de Langerhans. A une influence multiple sur l'échange dans presque tous les tissus. L'effet principal de l'insuline est de réduire la concentration de glucose dans le sang.

L'insuline augmente la perméabilité des membranes plasmatiques pour le glucose, active les enzymes clés de la glycolyse, stimule la formation de glycogène dans le foie et les muscles et améliore la synthèse des graisses et des protéines. En outre, l'insuline inhibe l'activité des enzymes qui décomposent le glycogène et les graisses. C'est-à-dire qu'en plus de l'action anabolique, l'insuline a également un effet anti-catabolique. La violation de la sécrétion d'insuline due à la destruction des cellules bêta - déficit absolu en insuline - est un élément clé de la pathogenèse du diabète sucré de type 1. La violation de l'action d'une insuline sur les tissus - insuffisance d'insuline relative - occupe une place importante dans le développement d'un diabète de 2ème type.

Structure de l'insuline

La molécule d'insuline est formée de deux chaînes polypeptidiques contenant 51 résidus d'acides aminés: la chaîne A est constituée de 21 résidus d'acides aminés, la chaîne B est formée de 30 résidus d'acides aminés. Les chaînes polypeptidiques sont reliées par deux ponts disulfure à travers des résidus de cystéine, la troisième liaison disulfure est située dans la chaîne A. La structure primaire de l'insuline chez différentes espèces biologiques diffère quelque peu, tout comme son importance dans la régulation du métabolisme des glucides. Le plus proche de l'insuline humaine est porcine, qui diffère de celle-ci par un seul résidu d'acide aminé: 30 position de la chaîne B de l'insuline porcine est l'alanine, comme dans l'insuline humaine - thréonine; L'insuline bovine a trois résidus d'acides aminés.

Découverte et étude de l'insuline

En 1869, à Berlin, l'apprentissage Paul Langerhans étudiant en médecine âgé de 22 ans en utilisant le nouveau microscope, la structure du pancréas, appelé l'attention sur la cellule jusque-là inconnue, formant des groupes qui ont été uniformément répartis dans la glande. Le but de ces « petits tas de cellules, » plus tard appelées « îlots de Langerhans », on ne savait pas, mais plus tard Eduad Lagus a montré qu'ils formaient un secret, qui joue un rôle dans la régulation de la digestion.

En 1889, l'allemand Oskar physiologiste Minkowski (Oscar Minkowski) pour montrer que la valeur du pancréas dans la digestion arrangea une expérience, qui a fait ablation de la prostate chez un chien en bonne santé. Quelques jours après le début de l'expérience, l'assistant Minkowski, qui a observé les animaux de laboratoire, a attiré l'attention sur le grand nombre de mouches qui a volé dans l'urine des chiens expérimentaux. Après avoir examiné l'urine, il a constaté que le chien avec de l'urine excrétait du sucre. Ce fut la première observation, qui a permis de relier le travail du pancréas et du diabète sucré.

En 1901, la prochaine étape importante, Eugene Opie (Eugene Opie) a été montré clairement que « Le diabète sucré... est causée par la destruction des îlots pancréatiques, et ne se produit que lorsque le veau est partiellement ou complètement détruits. » La relation entre le diabète et le cancer du pancréas a été connu et avant, mais avant cela, il n'était pas clair que le diabète soit associé aux îlots. Au cours des deux décennies suivantes, plusieurs tentatives ont été faites pour identifier le secret des îlots en tant que médicament potentiel.

En 1906, Georg Ludwig Zuelzer obtenu un certain succès dans la réduction du taux de glucose dans le sang des chiens expérimentaux avec l'extrait du pancréas, mais n'a pas pu continuer son travail. E.L. Scott entre 1911 et 1912 l'Université de Chicago utilisé extrait aqueux du pancréas et a noté « une légère diminution de la glycosurie, » mais il ne pouvait pas convaincre son patron de l'importance de leurs recherches, et ces expériences ont été rapidement interrompue. Le même effet a été démontré et Israël Kleiner à l'Université Rockefeller en 1919, mais son travail a été interrompu par la Première Guerre mondiale, et il n'a pas pu le remplir. Après des expériences de travail similaires en France en 1921 et a publié un professeur de physiologie à l'école roumaine de médecine Nikola Paulesko, et beaucoup, y compris en Roumanie, il est considéré par son découvreur de l'insuline. Cependant, l'isolement pratique de l'insuline appartient à un groupe de scientifiques de l'Université de Toronto.

En Octobre 1920 Frederick Banting lu dans les œuvres de Minkowski que si les chiens interfèrent avec la sécrétion des sucs digestifs du pancréas, les cellules de la glande meurent rapidement, et les îles restent en vie, et le diabète ne se développe pas chez les animaux. Ce fait intéressant lui a fait réfléchir à la possibilité de libérer un facteur inconnu de la glande, ce qui contribue à réduire la glycémie. De ses notes: "Perekazyat chien canal pancréatique. Laissez le chien jusqu'à ce que les acini soient détruits et que seuls les îlots restent. Essayez d'isoler la sécrétion interne et d'agir sur glycosurie... « Toronto Banting, j'ai rencontré George. Macleod (J. Macleod), et lui a donné leurs points de vue dans l'espoir d'obtenir son soutien et d'obtenir l'équipement nécessaire pour le travail. L'idée de Bunting a d'abord paru au professeur absurde et même drôle. Mais le jeune scientifique a quand même réussi à convaincre MacLeod de soutenir le projet.

Et à l'été 1921, il a fourni Bunting et assistant de laboratoire universitaire, 22 ans, Charles Best, et lui a donné 10 chiens. Leur méthode consistait dans le fait que dans le canal excréteur du pancréas a été serré ligatures, ce qui empêche la libération du cancer du suc pancréatique, et quelques semaines plus tard, lorsque les cellules exocrines ont été tués étaient encore en vie mille îles, dont ils ont pu identifier une protéine qui réduit significativement le taux de sucre dans le sang des chiens avec un pancréas distant. Tout d'abord, il s'appelait "aylétine". Après son retour d'Europe, MacLeod a évalué la valeur de tout le travail effectué par ses subordonnés de travailler, mais pour être tout à fait sûr de l'efficacité de la méthode, le professeur a demandé à nouveau refaire l'expérience lui-même. Et au bout de quelques semaines, il était clair que la deuxième tentative était également réussie. Cependant, l'isolement et la purification « ayletina » des glandes pancréatiques de chiens était extrêmement laborieux et le travail fastidieux. Banting a décidé d'essayer d'utiliser comme source de pancréas de bovin du foetus, qui n'a pas encore produit les enzymes digestives, mais il est assez d'insuline synthétisée. Cela a grandement facilité le travail.

Après avoir résolu le problème avec la source d'insuline, la prochaine tâche importante était la purification de la protéine. Pour sa décision en Décembre 1921 MacLeod tira un biochimiste brillant, James Collip, qui a finalement réussi à développer une méthode efficace de traitement à l'insuline. Et 11 Janvier 1922, après un certain nombre de tests réussis avec des chiens souffrant de diabète de 14 ans, Leonard Thompson a été la première dans l'histoire de l'injection d'insuline a été faite. Cependant, la première expérience d'utilisation de l'insuline a échoué. L'extrait insuffisamment traité est apparu, ce qui a conduit au développement des allergies, donc des injections d'insuline ont été arrêtés. Les 12 prochains jours, Collip a travaillé dur dans le laboratoire pour améliorer l'extrait. Et le 23 janvier, Leonard a reçu une deuxième dose d'insuline. Cette fois, le succès est complet, non seulement était des effets secondaires évidents, mais aussi chez les patients atteints de diabète a cessé de progresser. Par la suite, cependant, Banting et Best n'a pas fonctionné avec Collip et bientôt se séparèrent. Il a fallu de grandes quantités d'insuline pure. Et avant de trouver une méthode efficace de production industrielle rapide d'insuline, un très grand travail a été réalisé. Un rôle important dans ce Banting a été joué par la familiarité avec Eli Lilly, le futur fondateur des plus grandes sociétés pharmaceutiques. Au cours de cette découverte révolutionnaire Macleod et Banting en 1923 ont reçu le prix Nobel de physiologie ou médecine prix. Bunting a d'abord été indigné que son assistant meilleur n'a pas été soumis pour le prix avec lui, et tout d'abord, même démonstrativement a refusé l'argent, mais a néanmoins accepté d'accepter le prix, et sa part officiellement partagée avec les meilleurs. En outre, MacLeod a partagé son prix avec Collip. Un brevet pour l'insuline a été vendue à l'Université de Toronto pour un dollar, et bientôt a commencé à produire de l'insuline à l'échelle industrielle.

Le mérite de déterminer la séquence exacte d'acides aminés formant la molécule d'insuline (la structure dite primaire) appartient au biologiste moléculaire britannique Frederick Senger. L'insuline est devenue la première protéine pour laquelle la structure primaire a été complètement déterminée. Pour le travail effectué en 1958, il a reçu le prix Nobel de chimie. Et après presque 40 ans, Dorothy Crowfoot Hodgkin, en utilisant la méthode de diffraction des rayons X, a déterminé la structure spatiale de la molécule d'insuline. Ses œuvres reçoivent également le prix Nobel.

Education et sécrétion d'insuline Le principal stimulant de la synthèse et de l'isolement de l'insuline est l'augmentation de la concentration de glucose dans le sang.

Synthèse de l'insuline dans une cellule La synthèse et l'isolement de l'insuline sont des processus complexes comportant plusieurs étapes. Au départ, un précurseur inactif de l'hormone se forme, qui après un certain nombre de transformations chimiques au cours de la maturation se transforme en une forme active. Le gène codant pour la structure primaire du précurseur de l'insuline est localisé dans le bras court du chromosome 11. Sur les ribosomes du réticulum endoplasmique rugueux, un peptide précurseur est synthétisé. préproinsuline. Il s'agit d'une chaîne polypeptidique constituée de 110 résidus d'acides aminés et comprenant de manière séquentielle: le peptide L, le peptide B, le peptide C et le peptide A. Presque immédiatement après synthèse en ESR de cette molécule, le peptide signal (L) - une séquence de 24 acides aminés, nécessaire au passage de la molécule synthétisée à travers la membrane lipidique hydrophobe de l'EPR, est dissocié. Il se forme de la proinsuline qui est transportée dans le complexe de Golgi, puis dans les réservoirs, où se produit la maturation de l'insuline. La maturation est le stade le plus long de la formation d'insuline. Dans le processus de maturation, un peptide C de 31 acides aminés est coupé à partir de la molécule de proinsuline en utilisant des endopeptidases spécifiques, reliant la chaîne B et la chaîne A. C'est-à-dire que la molécule de proinsuline est divisée en insuline et en un résidu peptidique biologiquement inerte. Dans les granules sécrétoires, l'insuline, reliée aux ions de zinc, forme des agrégats hexamériques cristallins.

Sécrétion d'insuline Les cellules bêta des îlots de Langerhans sont sensibles aux variations du taux de glucose dans le sang. la libération d'insuline en réponse à une augmentation de la concentration en glucose est réalisée par le mécanisme suivant:

  • Le glucose est transporté librement dans les cellules bêta par une protéine porteuse GluT 2 spéciale
  • Dans une cellule, le glucose subit une glycolyse et est ensuite oxydé dans le cycle respiratoire avec la formation d'ATP; l'intensité de la synthèse d'ATP dépend du niveau de glucose dans le sang.
  • L'ATP régule la fermeture des canaux potassiques ioniques, conduisant à la dépolarisation de la membrane.
  • La dépolarisation provoque l'ouverture de canaux calciques dépendants du potentiel, ce qui entraîne un courant de calcium dans la cellule.
  • L'augmentation du taux de calcium dans la cellule active la phospholipase C, qui clive l'un des phospholipides de la membrane - phosphatidylinositol-4,5-biphosphate - en inositol-1,4,5-triphosphate et diatsilglitserat.
  • L'inositol triphosphate se lie aux protéines du récepteur EPR. Cela conduit à la libération de calcium intracellulaire lié et à une forte augmentation de sa concentration.
  • Une augmentation significative de la concentration des ions calcium dans la cellule entraîne la libération d'insuline pré-synthétisée stockée dans des granules de sécrétion. Dans les granules sécrétoires matures, outre l'insuline et le peptide C, il existe des ions zinc et de petites quantités de proinsuline et de formes intermédiaires. L'isolement de l'insuline par la cellule se fait par exocytose - le granule sécrétoire mature se rapproche de la membrane plasmatique et se confond avec elle, et le contenu du granule est extrait de la cellule. Un changement dans les propriétés physiques du milieu entraîne la séparation du zinc et la désintégration de l'insuline cristalline inactive en molécules individuelles ayant une activité biologique.

Régulation de l'éducation et de la sécrétion d'insuline

Le principal stimulant de la libération d'insuline est une augmentation du taux de glucose dans le sang. De plus, la formation d'insuline et sa libération sont stimulées pendant les repas, pas seulement le glucose ou les glucides. La sécrétion d'insuline amplifient les acides aminés, en particulier la leucine et l'arginine, certaines hormones gastroenteropankreaticheskoy système: cholécystokinine, GEP, GLP-1, ainsi que des hormones telles que le glucagon, ACTH, hormone de croissance, les œstrogènes et d'autres, sulfonylurées.. En outre, la sécrétion d'insuline augmente le taux de potassium ou de calcium, acides gras libres dans le plasma sanguin. Abaissement de la sécrétion d'insuline sous l'influence de la somatostatine. Les cellules bêta sont également affectées par le système nerveux autonome.

  • La partie parasympathique (terminaisons cholinergiques du nerf vague) stimule la sécrétion d'insuline
  • La partie sympathique (activation des récepteurs adrénergiques α2) supprime la sécrétion d'insuline. Et la synthèse de l'insuline est à nouveau stimulée par le glucose et les signaux nerveux cholinergiques.

L'action de l'insuline

D'une manière ou d'une autre, l'insuline affecte toutes les formes de métabolisme dans l'organisme. Cependant, l'action de l'insuline concerne avant tout le métabolisme des glucides. L'effet principal de l'insuline sur le métabolisme des glucides est associé à une augmentation du transport du glucose à travers les membranes cellulaires. L'activation du récepteur de l'insuline déclenche un mécanisme intracellulaire qui affecte directement le flux de glucose dans la cellule en régulant la quantité et le fonctionnement des protéines membranaires qui transportent le glucose dans la cellule. La majeure partie de l’insuline dépend du transport du glucose dans deux types de tissus: le tissu musculaire (myocytes) et le tissu adipeux (adipocytes). tissus insulino-dépendants. En réunissant près des 2/3 de la masse cellulaire totale du corps humain, ils remplissent des fonctions importantes dans le corps telles que le mouvement, la respiration, la circulation, etc., ils stockent l'énergie libérée par les aliments.

Mécanisme d'action de l'insuline

Comme d'autres hormones, l'insuline exerce son action à travers la protéine réceptrice. Le récepteur à l'insuline est une protéine intégrale complexe de la membrane cellulaire, constituée de deux sous-unités (a et b), chacune étant formée de deux chaînes polypeptidiques. L'insuline avec une spécificité élevée se lie et est reconnue par la sous-unité a du récepteur, qui lors de l'addition de l'hormone change de conformation. Cela conduit à l'apparition d'une activité tyrosine kinase dans la sous-unité b, qui déclenche une chaîne ramifiée de réactions d'activation enzymatique qui commence par l'auto-phosphorylation du récepteur.

Les effets biochimiques entiers complexes d'interaction du récepteur de l'insuline avant la fin tout est pas claire, mais on sait que, à un stade intermédiaire de la formation de médiateurs secondaires: diacylglycérols et triphosphate d'inositol, l'un des effets qui est l'activation de l'enzyme - protéine kinase C, avec un effet de phosphorylation (et activation), qui sur les enzymes et les changements associés dans le métabolisme intracellulaire. Amplification de glucose entrant dans la cellule associée à l'effet d'activation de médiateurs de l'insuline pour l'inclusion dans les vésicules de la membrane cellulaire cytoplasmique contenant la protéine transporteur de glucose GLUT 4. formation d'un complexe insuline-récepteur après immersion dans le cytosol et ensuite dégradé dans les lysosomes. Par ailleurs subit une dégradation récepteur de l'insuline seul résidu libéré et est transporté vers la membrane et encore noyé dans la masse.

Effets physiologiques de l'insuline L'insuline exerce une action complexe et multiforme sur le métabolisme et l'énergie. La plupart des effets de l'insuline sont dus à sa capacité à agir sur l'activité de plusieurs enzymes. L'insuline est la seule hormone qui réduit la glycémie, grâce à:

  • augmentation de l'absorption du glucose et d'autres substances par les cellules;
  • activation des enzymes clés de glycolyse;
  • une augmentation de l'intensité de la synthèse du glycogène - l'insuline stimule le stockage du glucose par les cellules du foie et des muscles en le polymérisant en glycogène;
  • une diminution de l'intensité de la gluconéogenèse - la formation de glucose à partir des différentes substances dans le foie diminue

Effets anabolisants de l'insuline

  • améliore l'absorption par les cellules des acides aminés (en particulier la leucine et la valine);
  • renforce le transport dans une cellule d'ions potassium, ainsi que de magnésium et de phosphate;
  • améliore la réplication de l'ADN et la biosynthèse des protéines;
  • Il favorise la synthèse des acides gras et estérification subséquente - dans le tissu adipeux et de l'insuline hépatique favorise la conversion du glucose en triglycérides; avec l'insuffisance d'insuline, l'inverse se produit - la mobilisation des graisses.

Effets anticataboliques de l'insuline

  • supprime l'hydrolyse des protéines - réduit la dégradation des protéines;
  • réduit la lipolyse - réduit le flux d'acides gras dans le sang.

Régulation de la glycémie

Maintenir la concentration optimale de glucose dans le sang est le résultat de nombreux facteurs, une combinaison de travail bien coordonné de presque tous les systèmes corporels. Cependant, le rôle principal dans le maintien de l'équilibre dynamique entre les processus de formation et d'utilisation du glucose appartient à la régulation hormonale. En moyenne, le taux de glucose dans le sang d'une personne en bonne santé varie de 2,7 à 8,3 mmol / l, mais juste après la concentration des repas augmente fortement pour un court laps de temps. Deux groupes d'hormones ont l'effet inverse sur la concentration de glucose dans le sang:

  • la seule hormone hypoglycémiante est l'insuline
  • et les hormones hyperglycémiques (comme le glucagon, l'hormone de croissance et l'épinéphrine) qui augmentent la glycémie

Lorsque le taux de glucose chute en dessous de la valeur physiologique normale, la libération d'insuline par les cellules B ralentit (mais ne s'arrête pas normalement). Si le niveau de glucose chute à des niveaux dangereux, le soi-disant publié contrainsular (hyperglycémique), les hormones (le plus souvent connues - glucagon des cellules des îlots α-pancréatiques), qui provoquent la libération de glucose à partir des stocks de cellules sanguines.

L'adrénaline et d'autres hormones du stress inhibent fortement la libération d'insuline dans le sang. La précision et l’efficacité de ce mécanisme complexe est une condition indispensable au fonctionnement normal de l’ensemble du corps, de la santé. La glycémie élevée à long terme (hyperglycémie) est le principal symptôme et facteur préjudiciable du diabète sucré. L'hypoglycémie - abaissement de la glycémie - a souvent des conséquences encore plus graves. Ainsi, une chute extrême du taux de glucose peut entraîner l'apparition d'un coma hypoglycémique et la mort.

Hyperglycémie

L'hyperglycémie est une augmentation du taux de sucre dans le sang. En cas d'hyperglycémie, l'apport de glucose augmente à la fois dans le foie et dans les tissus périphériques. Dès que le taux de glucose augmente, le pancréas commence à produire de l'insuline.

Hypoglycémie

L'hypoglycémie est une pathologie caractérisée par une diminution des taux de glucose dans le sang périphérique inférieure à la normale (habituellement 3,3 mmol / L). Développe en raison d'une overdose de médicaments hypoglycémiques, une sécrétion excessive d'insuline dans le corps. L'hypoglycémie peut entraîner le développement d'un coma hypoglycémique et entraîner la mort d'une personne.

Insulinothérapie

Il existe 3 principaux modes de traitement par insuline. Chacun d'eux a ses avantages et ses inconvénients. Chez une personne en bonne santé, la sécrétion d'insuline se produit en continu et correspond à environ une unité d'insuline par heure, c'est ce qu'on appelle la sécrétion basale ou de fond. Pendant les repas, une augmentation rapide (bolus) de la concentration d'insuline se produit plusieurs fois. La sécrétion stimulée d'insuline est d'environ 1 à 2 unités pour 10 g de glucides. Dans le même temps, un équilibre constant est maintenu entre la concentration d'insuline et sa nécessité, conformément au principe de rétroaction. Un patient atteint de diabète de type 1 nécessite une thérapie de remplacement de l'insuline qui imiterait la sécrétion d'insuline dans des conditions physiologiques. Il est nécessaire d'utiliser différents types de préparations d'insuline à différents moments. Pour obtenir des résultats satisfaisants par une administration unique d'insuline chez les patients atteints de diabète de type 1, il est impossible. Le nombre d'injections peut être de 2 à 5 à 6 fois par jour. Plus il y a d'injections, plus l'insulinothérapie est physiologique. Chez les patients atteints de diabète sucré de type 2 avec une fonction bêta préservée, l'administration d'insuline à un, deux fois est suffisante pour maintenir l'état de compensation.

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