Apa yang membuat insulin

Insulin adalah ubat utama untuk rawatan pesakit diabetes jenis 1. Kadang-kadang ia juga digunakan untuk menstabilkan keadaan pesakit dan memperbaiki kesejahteraannya dalam jenis penyakit kedua. Bahan ini adalah sejenis hormon yang mampu menghasilkan dosis kecil untuk mempengaruhi metabolisme karbohidrat. Biasanya, pankreas menghasilkan jumlah insulin yang mencukupi, yang membantu mengekalkan tahap gula darah fisiologi. Tetapi dengan gangguan endokrin yang serius, suntikan insulin sering menjadi satu-satunya peluang untuk membantu pesakit. Malangnya, ia tidak boleh diambil secara lisan (dalam bentuk pil) kerana ia benar-benar musnah dalam saluran pencernaan dan kehilangan nilai biologinya.

Pilihan untuk insulin untuk digunakan dalam amalan perubatan

Ramai pesakit kencing manis mungkin pernah tertanya-tanya apa yang membuat insulin, yang digunakan untuk tujuan perubatan? Pada masa ini, ubat ini paling sering diperoleh menggunakan kejuruteraan genetik dan bioteknologi, tetapi kadang-kadang ia diekstrak dari bahan mentah asal haiwan.

Dadah yang berasal dari bahan mentah asal haiwan

Mendapatkan hormon ini dari pankreas babi dan lembu adalah teknologi lama yang jarang digunakan hari ini. Ini disebabkan oleh kualiti ubat yang rendah, kecenderungan untuk menyebabkan reaksi alergi dan tahap penyucian yang tidak mencukupi. Hakikatnya ialah kerana hormon adalah bahan protein, ia terdiri daripada satu set asid amino tertentu.

Pada mulanya dan pada pertengahan abad ke-20, apabila ubat-ubatan yang sama tidak wujud, insulin seperti itu menjadi terobosan dalam bidang perubatan dan membenarkan rawatan pesakit kencing manis ke tahap yang baru. Hormon yang diperolehi dengan kaedah ini, mengurangkan gula darah, bagaimanapun, semasa mereka sering menyebabkan kesan sampingan dan alergi. Perbezaan dalam komposisi asid amino dan kekotoran dalam dadah itu memberi kesan kepada keadaan pesakit, ini amat jelas dalam kategori pesakit yang lebih lemah (kanak-kanak dan orang tua). Satu lagi sebab untuk toleransi yang rendah terhadap insulin seperti itu ialah kehadiran prekursor yang tidak aktif dalam ubat (proinsulin), yang mustahil untuk menghilangkan variasi ubat ini.

Pada masa kini, terdapat insulin babi yang bertambah baik yang tidak mempunyai kelemahan ini. Mereka diperolehi dari pankreas babi, tetapi selepas itu mereka tertakluk kepada pemprosesan dan pembersihan tambahan. Mereka adalah pelbagai jenis dan mengandungi bahan-bahan tambahan komposisi mereka.

Ubat-ubatan tersebut lebih baik diterima oleh pesakit dan praktikalnya tidak menyebabkan reaksi buruk, mereka tidak menghalang sistem imun dan berkesan mengurangkan gula darah. Hari ini, insulin lembu tidak digunakan dalam perubatan, kerana struktur aliennya, ia menjejaskan sistem imun dan sistem tubuh manusia yang lain.

Insulin kejuruteraan genetik

Insulin manusia, yang digunakan untuk pesakit kencing manis, dihasilkan pada skala perindustrian dalam dua cara:

  • menggunakan rawatan enzimatik untuk insulin babi;
  • menggunakan strain Escherichia coli atau yis yang diubahsuai secara genetik.

Dengan perubahan fiziko-kimia molekul insulin porcine di bawah tindakan enzim-enzim khas menjadi sama dengan insulin manusia. Komposisi asid amino dari persiapan yang dihasilkan tidak berbeda dengan komposisi hormon semulajadi, yang dihasilkan pada manusia. Dalam proses pengeluaran, ubat menjalani pembersihan yang tinggi, oleh itu ia tidak menyebabkan reaksi alergi dan manifestasi yang tidak diingini yang lain.

Tetapi selalunya insulin diperoleh dengan menggunakan mikroorganisma diubahsuai (diubahsuai secara genetik). Bakteria atau yis menggunakan kaedah bioteknologi diubahsuai sedemikian rupa sehingga mereka boleh menghasilkan insulin sendiri.

Terdapat 2 cara untuk mendapatkan insulin ini. Yang pertama adalah berdasarkan kepada penggunaan dua jenis (spesies) dari satu mikroorganisma tunggal. Setiap satunya mensintesis hanya satu helai molekul DNA hormon (terdapat dua daripada mereka, dan mereka dipintal secara spiral). Kemudian rangkaian ini disambungkan, dan dalam penyelesaian yang dihasilkan sudah mungkin untuk memisahkan bentuk aktif insulin dari mereka yang tidak membawa sebarang makna biologi.

Kaedah kedua untuk mendapatkan ubat-ubatan menggunakan Escherichia coli atau yis adalah berdasarkan fakta bahawa mikroba pertama menghasilkan insulin yang tidak aktif (iaitu, pendahulunya adalah proinsulin). Kemudian, menggunakan rawatan enzimatik, borang ini diaktifkan dan digunakan dalam perubatan.

Semua proses ini biasanya automatik, udara dan semua permukaan sentuh dengan ampul dan botol adalah steril, dan garisan dengan peralatan dimeteraikan.

Kaedah bioteknologi membolehkan saintis berfikir tentang penyelesaian alternatif kepada masalah diabetes. Sebagai contoh, kajian praplinasi pengeluaran sel beta buatan pankreas, yang boleh didapati menggunakan kaedah kejuruteraan genetik, sedang dijalankan. Mungkin pada masa akan datang mereka akan digunakan untuk memperbaiki fungsi organ ini pada orang yang sakit.

Komponen tambahan

Pengeluaran insulin tanpa eksipien di dunia moden adalah hampir mustahil untuk dibayangkan, kerana mereka dapat memperbaiki sifat kimianya, memperluas masa tindakan dan mencapai kesucian yang tinggi.

Mengikut sifatnya, semua bahan tambahan boleh dibahagikan kepada kelas berikut:

  • prolongators (bahan yang digunakan untuk memastikan ubat yang bertindak lebih panjang);
  • bahan pembasmian;
  • penstabil, terima kasih kepada keasidan yang optimum dikekalkan dalam larutan dadah.

Makanan tambahan yang berpanjangan

Terdapat insulin yang berpanjangan, aktiviti biologi yang berlangsung selama 8 hingga 42 jam (bergantung kepada kumpulan ubat). Kesan ini dicapai dengan menambah bahan khas - prolongator ke larutan suntikan. Selalunya salah satu daripada sebatian ini digunakan untuk tujuan ini:

Protein yang memanjangkan kesan ubat menjalani pembersihan terperinci dan rendah alergen (contohnya protamin). Garam zink juga tidak menjejaskan aktiviti insulin atau kesejahteraan manusia.

Konstimen antimikrob

Pembasmian kuman dalam komposisi insulin adalah perlu supaya semasa penyimpanan dan penggunaannya tidak melipatgandakan flora mikroba. Bahan-bahan ini adalah pengawet dan memastikan keselamatan aktiviti biologi dadah. Di samping itu, jika seorang pesakit menyuntik hormon dari satu botol hanya kepada dirinya sendiri, maka ubat itu boleh berlangsung selama beberapa hari. Oleh kerana komponen antibakteria yang berkualiti tinggi, dia tidak perlu membuang dadah yang tidak digunakan kerana kemungkinan teori pembiakan mikrob dalam larutan.

Sebagai komponen disinfektan dalam pengeluaran insulin boleh digunakan bahan-bahan seperti:

Bahan-bahan pembasmian tertentu sesuai untuk pengeluaran setiap jenis insulin. Interaksi mereka dengan hormon itu mesti diselidiki di tahap ujian pra-pemeriksaan, kerana pengawet tidak boleh mengganggu aktivitas biologi insulin atau entah bagaimana sebaliknya akan menjejaskan sifatnya.

Penggunaan bahan pengawet dalam kebanyakan kes membolehkan anda memasuki hormon di bawah kulit tanpa pretreatment dengan alkohol atau antiseptik lain (pengeluar biasanya menyebutnya dalam arahan). Ini memudahkan pentadbiran ubat dan mengurangkan bilangan prosedur persediaan sebelum suntikan itu sendiri. Tetapi cadangan ini hanya berfungsi apabila penyelesaian disuntik menggunakan jarum insulin individu dengan jarum nipis.

Penstabil

Penstabil diperlukan untuk menjaga pH larutan pada tahap yang telah ditetapkan. Tahap keasidan bergantung kepada keselamatan dadah, aktiviti dan kestabilan sifat kimianya. Dalam penghasilan hormon suntikan untuk pesakit kencing manis, fosfat biasanya digunakan untuk tujuan ini.

Untuk insulin dengan zink, penstabil penyelesaian tidak selalu diperlukan, kerana ion logam membantu mengekalkan keseimbangan yang diperlukan. Jika ia masih digunakan, maka sebaliknya fosfat menggunakan sebatian kimia lain, kerana gabungan bahan-bahan ini menyebabkan hujan dan tidak sesuai dengan dadah. Harta penting yang dikenakan ke atas semua penstabil adalah keselamatan dan ketidakupayaan untuk memasuki sebarang reaksi dengan insulin.

Pemilihan ubat suntikan untuk diabetes untuk setiap pesakit tertentu harus ditangani oleh ahli endokrinologi yang kompeten. Tugas insulin tidak hanya untuk mengekalkan paras gula darah biasa, tetapi juga tidak membahayakan organ dan sistem lain. Ubat mestilah bersifat neutral, rendah alergenik dan lebih murah. Ia juga agak mudah jika insulin terpilih boleh dicampur dengan versi lain dengan tempoh tindakan.

Buku Panduan Kimia 21

Kimia dan teknologi kimia

Komposisi insulin

Langkah paling penting dalam pengawalseliaan sintesis lipid ialah pengaktifan asetil-CoA-carboxylase citrate (Bab 8, maukah B, 2 arak 11-1). Di samping itu, sintesis dan pecahan trigliserida, yang terkumpul di dalam hati dan tisu adipose, berada di bawah kawalan hormon yang kompleks. Oleh itu, adrenalin dan glukagon, merangsang pembentukan AMP, menyebabkan pengaktifan lipase, yang memecahkan trigliserida dengan cara ini, menggerakkan depot lemak. Sebaliknya, insulin menyumbang kepada pengumpulan lemak; kesan ini bukan sahaja disebabkan oleh peningkatan aktiviti enzim lipogenesis, dan pertama sekali oleh enzim enzim [keseimbangan (7-70)] yang bergantung kepada ATP, tetapi juga dengan menghalang pembentukan AMR dan, sebagai akibatnya, menghalang lipolisis dalam sangkar. Akhirnya, lipase lipoprotein lipase. (juga dikenali sebagai faktor pencahayaan) merosakkan lipid yang membentuk lipoprotein serum, dalam proses melewatkan kedua melalui kapilari kecil. Asid lemak yang dilepaskan pada masa ini memasuki sel-sel, di mana ia dimasukkan semula ke dalam komposisi lipid [44]. [p.556]

Hormon peptida termasuk insulin yang dihasilkan oleh pankreas, mengawal metabolisme karbohidrat, lemak dan protein, yang mengandungi 51 residu asid amino, yang dihasilkan dalam saluran pencernaan, menentukan fungsi penyembunyian saluran gastrousus, yang mengandungi 21 residu asid amino di lobus anterior kelenjar pituitari, menghasilkan adrenokortikal ticotropin (34 asid amino), mengawal aktiviti korteks adrenal, prolaktin (198 asid amino), yang menjejaskan pertumbuhan kelenjar susu dan rembesan susu dalam lobus posterior pituitari vasopressin (9 asid amino), bertindak sebagai diuretik dan vasoconstrictor, dan oxy-tocin (9 asid amino), merangsang pengecutan otot licin, dihasilkan. Ini hanya satu senarai ilustrasi hormon struktur peptida - terdapat lebih banyak daripada mereka, kebanyakannya tidak difahami sepenuhnya, baik dari segi struktur dan fungsi. Ia amat penting dan bermasalah untuk mengkaji hubungan struktur mereka dengan aktiviti. Data mengenai hubungan struktur aktiviti kadang-kadang memungkinkan untuk memperoleh polipeptida sintetik dengan aktiviti yang melebihi sifat semula jadi. Oleh itu, dengan mengubah komposisi asid amino hormon neurohypophysical (Skim 4.4.1), kira-kira 200 analog diperolehi, di mana satu, [4-ThIg] -oxito-ching sangat aktif. [c.81]

Anggarkan berat molekul protein insulin, jika diketahui bahawa ia terdiri daripada enam residu sistein, dan pecahan massa sulfur adalah 3.3%. [c.395]

Zink adalah penting untuk semua bentuk kehidupan. Ia terkandung dalam organisma dalam kuantiti yang agak besar, terutamanya banyaknya dalam tisu haiwan laut. Zink diperlukan untuk berfungsi dengan normal sistem selular. Ia adalah sebahagian daripada enzim, yang mempercepat penguraian bikarbonat dalam darah dan dengan itu menyediakan kelajuan yang diperlukan untuk proses pernafasan dan pertukaran gas. Zink juga merupakan sebahagian daripada insulin hormon yang mengawal paras gula darah. [c.421]

Eksperimen dengan konstruktif gen tiruan yang terdiri daripada segmen DNA dari asal yang berlainan, mendedahkan kewujudan elemen cis-acting khusus bagi peraturan gen eukaryotic, yang dipanggil pengangkat (penambah) atau penggerak transkripsi. Enhancers diwakili oleh urutan DNA pendek yang terdiri daripada unsur-unsur individu (modul), termasuk berpuluh-puluh pasangan nukleotida. Modul boleh mengulang unit. Peningkatan meningkatkan kecekapan transkripsi gen berpuluh-puluh atau ratusan kali. Buat pertama kalinya, penekanan didapati dalam genom haiwan virus yang mengandungi DNA (V40 dan polyomas), di mana mereka menyediakan transkripsi gen yang aktif. Dihasilkan daripada genom virus dan dimasukkan ke dalam pembinaan genetik tiruan, mereka secara dramatik meningkatkan ekspresi beberapa gen selular. Kemudian, penanda gen sel eukariotik mereka telah ditemui. Keanehan penambah adalah bahawa mereka mampu bertindak pada jarak jauh (lebih dari 1000 bp) dan tanpa menghiraukan orientasi mereka berkenaan dengan arah transkripsi gen. Ternyata penekanan boleh terletak di kedua-dua di 5 dan ke-3 hujung fragmen DNA termasuk gen, serta dalam komposisi intron (Rajah 112, a). Sebagai contoh, penambah nilai telah dikenal pasti di rantau ini 400 bp. sebelum permulaan transkripsi gen insulin dan chymotripsin tikus. Dalam kes gen dehidrogenase alkohol Drosophila, penambah itu disetempat pada 2000 bp. di hadapan penganjur. Enhancers ditemui di 3 bahagian tepi gen yang mengekodkan laktogen plasenta hormon polipeptida-manusia, dan juga dalam komposisi introns gen imunoglobulin dan kolagen. [c.203]


Seluruh pelbagai protein dibentuk oleh 20 asid amino yang berbeza; bagi setiap protein, tegas khusus adalah urutan di mana sisa-sisa asid amino penyusunnya bergabung antara satu sama lain. Kaedah yang dijumpai untuk menjelaskan urutan ini dalam rez.pstata telah menentukan dengan tepat struktur sejumlah protein. Dan pencapaian yang paling luar biasa dalam bidang ini adalah pelaksanaan sintesis dari asid amino protein yang paling sederhana, seperti yang telah disebutkan, pada abad ke-50 dan 60-an abad XX, insulin hormon dan ribonuclease enzim diperoleh secara sintetik. [c.586]

Satu lagi monosakarida yang diedarkan secara meluas di dunia tumbuhan adalah fruktosa, atau gula buah. Bersama dengan glukosa, fruktosa terkandung dalam buah-buahan yang manis, ia adalah sebahagian daripada disakarida sukrosa, polisakarida insulin (hidrolisis yang biasanya diperolehi oleh fruktosa). Mengekstrak jus manis dari bunga, lebah menjadikannya madu, dari sudut pandangan kimia, yang pada dasarnya merupakan campuran glukosa dan fruktosa. Campuran ini dibentuk oleh hidrolisis enzimatik sukrosa yang terkandung dalam jus yang dikumpul oleh lebah. [c.303]

Seperti yang dapat dilihat dari jadual. 4, komposisi asid amino protein yang berlainan bervariasi dalam sesetengah protein mengandungi lebih banyak asid glutamat (kasein, insulin), di lain-lain glikolisis (kolagen) berlaku, yang lain mengandungi banyak sistein (keratin bulu), dan dalam beberapa hampir tiada asid amino yang mengandungi sulfur (protin) dan lain-lain [hlm.35]

Tidak seperti karbohidrat, struktur utama protein adalah khusus untuk setiap jenis organisma. Oleh itu, protein insulin, yang dibina daripada 51 residu asid a-amino yang sama dan berbeza dalam bentuk dua rantai yang dihubungkan oleh jambatan disulfide, mempunyai komposisi yang tidak sama rata dalam spesies haiwan yang berlainan. Unit tiga anggota di tempat spesifik dalam molekul insulin mengandungi sisa-sisa asid amino berikut dalam lembu alanine-serine-valine dalam babi threonine-serine-isoleucine dalam kuda, threonine-glisinin isoleucine dalam alanine-glycine-valine. [c.339]

Kajian terhadap kesan radiasi pada sel hidup mempunyai sejarah yang lebih panjang daripada kajian tindakannya terhadap polimer sintetik. Dari segi kesejahteraan manusia dan kepentingan sains, kawasan pertama memang lebih penting. Tetapi kedua bidang pengetahuan ini berdasarkan prinsip asas yang sama, nampaknya berkaitan dengan tindak balas asas yang sama dan sebenarnya merupakan satu keseluruhan. Di sini dan di sana tugasnya adalah untuk mengetahui bagaimana penyambungan rantai polimer, pemusnahan dan beberapa tindak balas lain berlaku semasa penyinaran. Dalam sel hidup, kita berurusan terutamanya dengan molekul protein dan asid nukleik. Struktur dan komposisi polimer ini umumnya diketahui oleh kami, tetapi isu-isu yang paling penting masih menghilangkan pemahaman kami. Sehingga kini, kita tidak tahu (dengan pengecualian kes tunggal insulin) lokasi unit struktur - asid amino dan nukleosida. Kita tahu lebih kurang tentang bagaimana sinaran bertindak terhadap mereka dan bagaimana reaksi yang dimulakan oleh sinaran. Reaksi dalam badan menyebabkan fenomena penyakit radiasi, merangsang pemusnahan tisu dan pertumbuhan mereka (keduanya boleh berlaku) dan mutasi gen. Tidak jelas dan amat penting ialah persoalan bagaimana dos kecil radiasi, tidak mencukupi untuk menyebabkan kesan yang ketara dalam kebanyakan polimer dalam vitro, boleh membuat perubahan besar dalam sel atau dalam tubuh secara keseluruhan, yang membawa kepada kematian mereka. Persoalan-persoalan ini telah menjadi sangat penting sejak penemuan X-ray pada tahun 1895 dan pada tahun 1896 radioaktiviti (Wackerel) [c.8]


Apabila asid amino digabungkan dalam rantaian protein, ikatan peptida -NH - CO- dibentuk. Pada satu hujung rantai terdapat kumpulan -COO (terminal C), di pihak yang lain - kumpulan -Y Nz (S-terminus). Berat molekul protein bervariasi - dari beberapa puluhan ribu (ribonucleases) hingga beberapa juta (hemosianin). Berat molekul ciri rantai polipeptida individu yang membentuk molekul protein adalah daripada 20,000, yang bersamaan dengan kira-kira 150-180 residu asid amino (berat molekul purata asid amino amino ialah 117). Dalam istilah yang ditetapkan, molekul yang mengandungi kurang daripada 100 residu asid amino tidak dipanggil protein, tetapi polipeptida. Ini adalah beberapa hormon, seperti insulin, adrenocorticotropin (lihat ms 74). Polipeptida juga sering dipanggil asid polyamino sintetik dan derivatifnya. [c.68]

Fructo 1a amat bermanfaat untuk pesakit kencing manis. Nm Ia adalah perlu untuk memantau kandungan gula dengan berhati-hati, kerana glukosa tidak boleh mencerna insulin. Dan untuk penyerapan insulin fruktosa tidak diperlukan. [c.144]

Urea terdiri daripada kebanyakan bahan organik dalam air kencing. Secara purata, kira-kira 30 g urea (dari 12 hingga 36 g) dikumuhkan setiap hari dengan air kencing seorang dewasa. Jumlah nitrogen yang dikeluarkan dalam air kencing setiap hari berbeza dari 10 hingga 18 g, dan dengan makanan campuran, kadar nitrogen urea adalah 80-90%. Jumlah urea dalam air kencing biasanya meningkat dengan memakan makanan yang kaya dengan protein untuk semua penyakit yang disertai dengan peningkatan pecahan protein tisu (keadaan demam, tumor, hipertiroidisme, diabetes, dll), serta ketika mengambil ubat tertentu ). Kandungan urea yang disembur dengan air kencing berkurangan dengan lesi hati yang teruk (hati adalah tapak utama untuk sintesis urea dalam badan), penyakit buah pinggang (terutamanya dengan kapasiti penularan buah pinggang yang merosot), serta ketika mengambil insulin, dan sebagainya [p.619]

Sebagai hasil penentuan kumpulan akhir sejumlah besar protein, ia telah terbukti bahawa banyak sebatian protein sederhana mengandungi rantai yang mengandungi lebih daripada 100 asid amino. Dalam hal ini, rantai molekul insulin, [c.164]

Zink - unsur yang nilainya ditentukan oleh fakta bahawa ia adalah sebahagian daripada insulin hormon, yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat, dan banyak enzim penting. Kekurangan zink pada kanak-kanak menghalang pertumbuhan dan perkembangan seksual. [c.70]

Insulin adalah protein mudah (ms 297). Komposisi molekulnya dinyatakan oleh formula C Nd BbyO szv, mol. jisim adalah kira-kira 6000. B molekul insulin adalah dua rantai polipeptida yang disambungkan oleh dua ikatan disulfida (ms 292). Satu rantai terdiri daripada 21, yang kedua - daripada 30 residu asid amino. Oleh itu, insulin terdiri daripada 51 residu asid amino. Urutan sambungan hubungan asid amino antara satu sama lain adalah tepat. [c.293]

Ikatan pada kumpulan dinitropenen adalah tahan terhadap asid, dan oleh itu "selepas hidrolisis asid lengkap dari peptida berlabel, asid amino dinitropenenasi (sebatian yang mempunyai warna kuning) yang sebelum ini berada di N-terminus rantai telah dibebaskan.Selain itu, Sanger menggunakan label e-amino kumpulan residu lisin Asid separa hidrolisis peptida berlabel dalam kes ini membawa kepada pembentukan serpihan kecil, yang mana komposisi asid amino kemudian ditentukan. Pada akhirnya, Sanger melipat serpihan asid amino yang terhasil mozek dan membentuk urutan dua rantai molekul insulin yang mengandungi 21 dan 30 residu dan saling terhubung dalam molekul tunggal oleh jambatan disulfide (Rajah 4-13) Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, dansyl- [p.175] lebih kerap digunakan dan bukan fluorinitrobenzene

Fruktosa (gula buah, levulose) dalam keadaan bebas terdapat di bahagian hijau tumbuhan, nektar bunga, biji, madu. Ia adalah sebahagian daripada sukrosa, membentuk insulin polysaccharide berat molekul tinggi. Ditapai dengan yis. Diperolehi daripada sukrosa, insulin, transformasi monos lain oleh kaedah bioteknologi. [c.45]

Keadaan yang menguntungkan ialah ketiadaan tryptophan dan methionine, yang mengurai semasa pengoksidaan protein dengan asid formik. Susunan asid amino di atas ditubuhkan untuk insulin lembu. Dalam kes babi dan insulin biri-biri, susunan asid amino dan asid untuk fraksi fenilalanin utama adalah sama, sementara fraksi berasid mempunyai kedudukan dari 8 hingga 10 urutan serum, untuk insulin babi dan ala - glu (KNZ) -v untuk domba insulin [24]. [c.411]

Sisa-sisa protein semulajadi yang membentuk kumpulan kira-kira 20 asid amino semuanya mempunyai konfigurasi I (/ e c>), kecuali glisin, di mana R = H (Sanger dan Smith menyenaraikan asid dan singkatan ini digunakan [1785]). Ternyata, asid d (elektro / go) yang terpisah adalah sebahagian daripada beberapa organisme yang lebih rendah. Kami tidak akan berurusan dengan d-asid ini, walaupun mereka mempunyai minat khusus. Ini berikut, khususnya, dari hasil kajian aktiviti optik polipeptida sintetik. Protein terutamanya terdiri daripada tiga atau empat residu yang berbeza, tetapi dalam jumlah yang lebih kecil, lima belas atau lebih asid lain juga memasuki molekul. Protein yang paling mudah, insulin, terdiri daripada 106 unit asid amino, hemoglobin - daripada 580. [c.254]

Glukagon mula-mula ditemui dalam persediaan insulin komersial seawal tahun 1923, tetapi tidak sampai 1953 bahawa ahli biokimia Hungary F. Straub menerima hormon ini dalam keadaan homogen. Glukagon disintesis terutamanya dalam sel-sel di pankreas pulau pankreas, serta dalam sejumlah sel usus (lihat di bawah). Ia diwakili oleh satu rantaian polipeptida yang linear, yang merangkumi 29 residu asid amino dalam urutan berikut [hlm.271]

Empat protein terakhir yang disenaraikan dalam Jadual. 42, - hormon, tetapi tidak ada ketara. perbezaan dalam kandungan asid amino yang berlainan, kecuali thyroglo 5ulin, yang terdiri daripada asid amino terhidrolisis. Insulin mempunyai banyak sistein dan sista, tetapi terdapat banyak di dalam keratin. Ia juga diketahui bahawa komposisi asid amino protein yang sangat spesifik bergantung kepada sumber rembesan, seperti yang ditunjukkan, sebagai contoh, pada insulin (Xcfenist, 1953). [c.656]

Asid amina ditukar ganti L-T. Termasuk dalam hampir semua protein, khususnya pepsin dan insulin. Dalam organisma haiwan, ia tidak dapat dibentuk semula dari fenilalanin. Dari T. dalam tubuh, sejumlah penting dalam-tyramine dan 3,4-dihydroxyphenylalanine (prekursor katekolamin), serta dino-tirosin, disintesis, dari mana hormon tiroksin terbentuk. [c.589]

Asid amino yang tidak terkandung di dalam fosfat, memenuhi semua organisma sebagai sebahagian daripada molekul protein, napr, dalam oval-bumin, zein, fibrin, insulin, hemoglobin adalah sebahagian daripada pemanis peptida (lihat Aspartame), somatostatin dan enkephalin. Baki D-F. memasuki gramicidin S dan beberapa peptida lain. [c.65]

Oleh kerana molekul protein mengandungi residu asid amino yang mengandungi lebih daripada satu kumpulan karboksil atau amino, beberapa kumpulan yang tidak terlibat dalam pembentukan ikatan peptida kekal bebas atau digunakan untuk membuat jambatan antara rantai linier. Molekul insulin, contohnya, terdiri daripada empat rantaian polipeptida yang berkaitan dengan kimia. Disebabkan adanya bebas nonogenik. kumpulan berasid atau asas protein adalah polyelectrolytes (lebih tepatnya, polyampholytes). [c.330]

Kerja-kerja saintifik utama dikhususkan untuk kimia hormon, vitamin, antibiotik. Menyiasat struktur kimia insulin. Ditunjukkan. bahawa methionine memainkan peranan penting dalam proses pelabelan. dan komposisi molekul beberapa protein adalah sangat penting untuk aktiviti penting organisma. Kaedah hidrolisis yang dibangunkan, yang mana dia menguraikan struktur oxytocia (1932) dan va- [c.180]

Bersama dengan kejayaan dalam bidang kimia. analisis struktur utama B. pencapaian penting terdapat di dalam organ. sintesis struktur polipeptida dan B. diberikan. Sintetik Polipeptida hormon (termasuk hormon adrenokortikotropik 25 orang) digunakan secara meluas sebagai ubat terapeutik. Hormon adrenokortikotropik yang disintesis semulajadi, terdiri daripada 39 residu asid amino. Ada dua insulin protein dan ribonuclease, potongan 124 residu asid amino adalah sebahagian dari rantaian polipeptida. Sintesis fasa pepejal perlu diperhatikan, dengan asasnya anda boleh mengautomasikan proses mendapatkan p, lihat halaman di mana istilah Insulin disebut. Komposisi: [c.268] [c.334] [c.224] [c.568] [c.248] [p.270] [p.203] [p.234] [p.224] [c.395] [p.223] [c.410] [p.124] [p.430] [p.192] [c.27] [ms.75] Kimia Organik Ubat (1949) - [c.423]

Apakah insulin yang dibuat daripada (pembuatan, pengeluaran, pengeluaran, sintesis)

Insulin adalah ubat penting, ia telah membuat revolusi sebenar dalam kehidupan ramai orang dengan diabetes.

Dalam keseluruhan sejarah perubatan dan farmasi pada abad ke-20, mungkin hanya satu kumpulan ubat yang sama pentingnya - ini adalah antibiotik. Mereka, seperti insulin, sangat cepat memasuki ubat dan membantu menyelamatkan banyak nyawa manusia.

Hari perjuangan melawan diabetes mellitus dirayakan atas inisiatif Pertubuhan Kesihatan Sedunia setiap tahun, bermula pada tahun 1991, pada hari lahir ahli fisiologi Kanada F. Banting, yang menemui insulin hormon bersama dengan JJ McLeod. Mari kita lihat bagaimana hormon ini dibuat.

Apakah perbezaan antara persediaan insulin?

  1. Tahap penyucian.
  2. Sumber mendapatkan daging babi, bovine, insulin manusia.
  3. Komponen tambahan termasuk dalam larutan pengawet dadah, prolonger tindakan dan lain-lain.
  4. Kepekatan
  5. pH penyelesaiannya.
  6. Kemungkinan mencampurkan dadah tindakan pendek dan berpanjangan.

Insulin adalah hormon yang dihasilkan oleh sel-sel khusus pankreas. Ia adalah protein dua terkandas yang mengandungi 51 asid amino.

Sekitar 6 bilion unit insulin digunakan setiap tahun di dunia (1 unit adalah 42 mikrogram bahan). Pengeluaran insulin adalah berteknologi tinggi dan dilaksanakan hanya dengan cara industri.

Sumber Insulin

Pada masa ini, bergantung kepada sumber pengeluaran, insulin porcine dan persediaan insulin manusia diasingkan.

Insulin daging babi kini mempunyai tahap penulenan yang sangat tinggi, mempunyai kesan menurunkan gula yang baik, hampir tidak terdapat reaksi alahan terhadapnya.

Persediaan insulin manusia sepenuhnya mematuhi struktur kimia hormon manusia. Ia biasanya dihasilkan oleh biosintesis menggunakan teknologi kejuruteraan genetik.

Firma perkilangan besar menggunakan kaedah pengeluaran sedemikian, yang menjamin pematuhan produk mereka dengan semua piawaian kualiti. Tidak terdapat perbezaan besar dalam tindakan insulin monocomponent manusia dan porcine (iaitu, sangat disucikan), sehubungan dengan sistem imun, menurut banyak kajian, perbezaannya adalah minimum.

Komponen tambahan yang digunakan dalam pengeluaran insulin

Botol produk mengandungi larutan yang mengandungi bukan sahaja hormon insulin itu sendiri, tetapi juga sebatian lain. Setiap daripada mereka memainkan peranan khususnya sendiri:

  • pemanjangan dadah;
  • penyelesaian pembasmian kuman;
  • kehadiran sifat penampan penyelesaian dan mengekalkan pH neutral (keseimbangan asid-asas).

Pemanjangan insulin

Untuk membuat insulin yang berpanjangan, satu daripada dua sebatian, zink atau protin, ditambah kepada larutan insulin biasa. Bergantung kepada ini, semua insulina boleh dibahagikan kepada dua kumpulan:

  • Protinine Insulins - Protaphan, Insuman Bazal, NPH, Humulin N;
  • zink insulins - penggantungan insulin zink mono-tard, pita, humulin-zinc.

Protinine adalah protein, tetapi tindak balas yang merugikan dalam bentuk alergi terhadapnya sangat jarang berlaku.

Untuk mewujudkan persekitaran penyelesaian neutral, penampan fosfat ditambah kepadanya. Perlu diingatkan bahawa insulin yang mengandung fosfat dilarang keras untuk bergabung dengan penggantungan zink insulin (ICS), kerana zink fosfat mendahului dan kesan zink insulin dipendekkan dalam cara yang paling tidak dapat diprediksi.

Komponen desinfektan

Sesetengah sebatian mempunyai kesan pembasmian, yang menurut kriteria teknologi pharmaco, harus dimasukkan dalam penyediaan. Ini termasuk cresol dan fenol (kedua-duanya mempunyai bau tertentu), dan juga metil parabenzoat (methyl paraben), yang tidak mempunyai bau.

Pengenalan mana-mana pengawet ini dan menyebabkan bau spesifik beberapa persediaan insulin. Semua bahan pengawet dalam jumlah yang mereka dalam persediaan insulin tidak mempunyai sebarang kesan negatif.

Insulin protin biasanya termasuk cresol atau fenol. Phenol tidak boleh ditambah kepada penyelesaian ICS kerana ia mengubah sifat fizikal zarah hormon. Obat-obatan ini termasuk metilparaben. Tindakan antimikrob juga mempunyai ion zink dalam larutan.

Oleh kerana perlindungan antibakteria yang pelbagai dengan bantuan bahan pengawet, perkembangan komplikasi yang mungkin dicegah, yang boleh disebabkan oleh pencemaran bakteria dengan memasukkan kemasukan jarum ke dalam botol dengan larutan.

Oleh kerana adanya mekanisme perlindungan sedemikian, pesakit boleh menggunakan jarum suntik yang sama untuk suntikan subkutaneus dadah selama 5 hingga 7 hari (dengan syarat jarum suntik hanya menggunakan satu). Selain itu, pengawet membuat kemungkinan untuk tidak menggunakan alkohol untuk merawat kulit sebelum suntikan, tetapi sekali lagi hanya jika pesakit menyuntik dirinya dengan jarum suntik dengan jarum nipis (insulin).

Penentukuran jarum suntikan insulin

Dalam persiapan insulin pertama dalam satu ml larutan hanya terdapat unit hormon. Kemudian, kepekatan meningkat. Persediaan kebanyakan insulin dalam botol yang digunakan di Rusia mengandungi 40 unit penyelesaian dalam 1 ml. Vials biasanya dilabel dengan simbol U-40 atau 40 U / ml.

Insulin jarum suntikan bertujuan untuk kegunaan yang luas, hanya untuk insulin seperti itu dan penentukurannya dibuat mengikut prinsip berikut: apabila memanggil penyelesaian 0.5 ml dengan jarum suntik, seseorang memanggil 20 unit, 0.35 ml sepadan dengan 10 unit, dan sebagainya.

Setiap tanda pada jarum suntik adalah sama dengan isipadu tertentu, dan pesakit sudah mengetahui berapa unit unit kandungan ini. Oleh itu, penentukuran jarum suntikan adalah pengijazahan dengan jumlah ubat yang dikira menggunakan insulin U-40. 4 unit insulin terkandung dalam 0.1 ml, 6 unit dalam 0.15 ml penyediaan, dan sebagainya sehingga 40 unit, yang sesuai dengan 1 ml larutan.

Sesetengah kilang menggunakan insulin, 1 ml mengandungi 100 unit (U-100). Bagi ubat-ubatan tersebut, suntikan insulin khas boleh didapati, yang serupa dengan yang dibincangkan di atas, tetapi mereka mempunyai penentukuran yang berbeza.

Ia mengambil kira kepekatan ini (ia adalah 2.5 kali lebih tinggi daripada standard). Pada masa yang sama, dos insulin untuk pesakit secara semula jadi tetap sama, kerana ia memenuhi keperluan tubuh untuk jumlah insulin tertentu.

Iaitu, jika pesakit sebelum ini menggunakan ubat U-40 dan menyuntik 40 unit hormon setiap hari, maka dia harus menerima 40 unit yang sama apabila menyuntik insulin U-100, tetapi menyuntiknya sebanyak 2.5 kali kurang. Iaitu, 40 unit yang sama akan terkandung dalam 0.4 ml penyelesaian.

Malangnya, tidak semua doktor, dan terutama pesakit kencing manis, tahu mengenainya. Kesukaran pertama bermula apabila sesetengah pesakit bertukar menggunakan penyuntik insulin (jarum picagari), di mana penafillah (kartrij khas) yang mengandungi insulin U-40 digunakan.

Jika jarum suntikan itu digunakan untuk melukis dalam larutan berlabel U-100, sebagai contoh, sehingga tanda 20 unit (iaitu, 0.5 ml), maka jumlah ini akan mengandungi sebanyak 50 unit ubat.

Setiap kali, mengisi U-100 dengan insulin dengan jarum biasa dan melihat unit cutoff, seseorang akan mengambil dos 2.5 kali lebih besar daripada yang ditunjukkan pada tahap tanda ini. Sekiranya doktor atau pesakit tidak dapat melihat kesilapan ini dengan tepat pada masanya, maka kemungkinan hipoglisemia teruk adalah tinggi kerana dos yang berlebihan dadah, yang sering berlaku dalam amalan.

Sebaliknya, jarum insulin, yang dikalibrasi khusus untuk U-100, kadang-kadang dijumpai. Sekiranya jarum suntikan itu disalahkan dengan penyelesaian U-40 yang biasa, maka dos insulin dalam jarum suntikan akan 2.5 kali kurang daripada yang ditulis tentang tanda yang sama pada picagari.

Akibatnya, boleh dilihat pada awalnya peningkatan glukosa darah yang tidak dapat dijelaskan. Malah, sememangnya semuanya agak logik - untuk setiap kepekatan dadah itu perlu menggunakan picagari yang sesuai.

Di sesetengah negara, misalnya, di Switzerland, satu pelan dipikirkan dengan teliti, mengikut mana peralihan yang kompeten untuk persiapan insulin dengan penanda U-100 telah dijalankan. Tetapi ini memerlukan hubungan rapat semua pihak yang berkepentingan: doktor banyak kepakaran, pesakit, jururawat dari mana-mana jabatan, ahli farmasi, pengeluar, pihak berkuasa.

Di negara kita sangat sukar untuk membuat peralihan semua pesakit hanya untuk penggunaan insulin U-100, kerana, kemungkinan besar, ini akan membawa kepada peningkatan bilangan kesilapan dalam menentukan dos.

Penggunaan gabungan insulin pendek dan berpanjangan

Dalam perubatan moden, rawatan diabetes mellitus, terutama jenis pertama, biasanya berlaku dengan menggunakan gabungan dua jenis insulin - tindakan pendek dan berpanjangan.

Ia akan menjadi lebih mudah bagi pesakit jika ubat dengan tempoh tindakan yang berbeza boleh digabungkan dalam satu jarum suntik dan ditadbir pada masa yang sama untuk mengelakkan tusukan kulit ganda.

Ramai doktor tidak tahu apa yang menentukan kemungkinan mencampurkan insulin yang berlainan. Asas ini adalah keserasian kimia dan herba (ditentukan oleh komposisi) insulin jangka panjang dan bertindak pendek.

Adalah sangat penting bahawa apabila mencampurkan dua jenis ubat-ubatan, permulaan cepat insulin pendek tidak meregangkan atau hilang.

Dibuktikan bahawa ubat bertindak pendek boleh digabungkan dalam suntikan tunggal dengan insulin protin, sementara permulaan insulin pendek tidak ditangguhkan, kerana tidak ada pengikatan insulin larut dengan protamin.

Dalam kes ini, pengeluar ubat tidak penting. Contohnya, actrapid insulin boleh digabungkan dengan humulin H atau protaphan. Selain itu, campuran ubat-ubatan ini boleh disimpan.

Mengenai persiapan zink-insulin, telah lama ditubuhkan bahawa insulin-zinc-suspension (kristal) tidak boleh digabungkan dengan insulin pendek, kerana ia dikaitkan dengan ion zink yang berlebihan dan berubah menjadi insulin yang lebih panjang, kadang-kadang sebahagiannya.

Sesetengah pesakit pertama menyuntik ubat bertindak pendek, maka, tanpa membuang jarum dari bawah kulit, sedikit mengubah arahnya, dan menyuntik zink-insulin melaluinya.

Kaedah pentadbiran ini dijalankan sedikit penyelidikan saintifik, jadi hakikat bahawa dalam beberapa kes dengan kaedah suntikan di bawah kulit boleh membentuk kompleks zink-insulin dan ubat bertindak pendek, yang mengakibatkan pelanggaran penyerapan yang terakhir.

Oleh itu, adalah lebih baik untuk menyuntik insulin pendek sepenuhnya berasingan daripada zink-insulin, untuk membuat dua suntikan berasingan ke kulit yang berada pada jarak sekurang-kurangnya 1 cm antara satu sama lain. Ini tidak mudah, yang tidak boleh dikatakan mengenai pengambilan standard.

Insulin gabungan

Sekarang industri farmaseutikal menghasilkan persediaan gabungan yang mengandungi insulin bertindak pendek bersama dengan protamin-insulin dalam nisbah peratusan yang jelas. Ubat-ubatan ini termasuk:

Yang paling berkesan adalah gabungan di mana nisbah insulin pendek dan berpanjangan ialah 30:70 atau 25:75. Nisbah ini sentiasa ditunjukkan dalam arahan untuk menggunakan setiap ubat tertentu.

Ubat-ubatan sedemikian adalah paling sesuai untuk orang-orang yang mematuhi diet biasa, dengan aktiviti fizikal biasa. Sebagai contoh, mereka sering digunakan oleh pesakit lama dengan diabetes jenis 2.

Insulin gabungan tidak sesuai untuk pelaksanaan terapi insulin yang "fleksibel", apabila terdapat keperluan untuk sentiasa mengubah dos insulin bertindak pendek.

Sebagai contoh, ini perlu dilakukan apabila mengubah jumlah karbohidrat dalam makanan, mengurangkan atau meningkatkan aktiviti fizikal, dan sebagainya. Pada masa yang sama, dos insulin basal (berpanjangan) kekal tidak berubah.

Diabetes adalah yang ketiga paling lazim di planet ini. Ia hanya tertinggal di belakang penyakit kardiovaskular dan onkologi. Menurut pelbagai sumber, bilangan orang yang menghidap kencing manis di dunia berkisar antara 120 hingga 180 juta orang (kira-kira 3% daripada semua orang di Bumi). Menurut beberapa ramalan, setiap 15 tahun bilangan pesakit akan berlipat ganda.

Untuk menjalankan terapi insulin yang berkesan, cukup untuk hanya mempunyai satu ubat, insulin bertindak pendek, dan satu insulin yang berpanjangan, mereka dibenarkan untuk menggabungkan antara satu sama lain. Juga dalam beberapa kes (terutamanya untuk pesakit tua) terdapat keperluan untuk tindakan gabungan ubat.

Cadangan moden menentukan kriteria berikut yang mana persediaan insulin perlu dipilih:

  1. Tahap penyucian yang tinggi.
  2. Kemungkinan bercampur dengan jenis insulin lain.
  3. Tahap pH neutral.
  4. Persediaan daripada pelepasan insulina yang berpanjangan harus mempunyai tempoh tindakan 12 hingga 18 jam, sehingga cukup untuk mengurusnya 2 kali sehari.

Badan apa dan bagaimana menghasilkan insulin, mekanisme tindakan

Semua pesakit kencing manis tahu apa insulin, dan bahawa ia diperlukan untuk menurunkan tahap glukosa darah. Tetapi apakah strukturnya, badan mana yang menghasilkan insulin dan apakah mekanisme tindakan? Ini akan dibincangkan dalam artikel ini. Kencing manis yang paling penat...

Badan apa yang menghasilkan insulin pada manusia

Organ manusia yang bertanggungjawab untuk menghasilkan insulin hormon adalah pankreas. Fungsi utama kelenjar adalah endokrin.

Jawapannya kepada soalan: "Apa atau mana organ manusia menghasilkan insulin?" - pankreas.

Terima kasih kepada pulau pankreas (Langerhans), 5 jenis hormon yang dihasilkan, yang kebanyakannya mengawal "urusan gula" dalam badan.

  • sel - menghasilkan glukagon (merangsang pemecahan glikogen hati menjadi glukosa, mengekalkan tahap gula pada tahap yang tetap)
  • sel b - menghasilkan insulin
  • sel d - mensintesis somatostatin (dapat mengurangkan pengeluaran insulin dan glukagon pankreas)
  • Sel G - gastrin dihasilkan (mengawal rembesan somatostin, dan mengambil bahagian dalam perut)
  • Sel PP - menghasilkan polipeptida pankreas (merangsang pengeluaran jus gastrik)

Kebanyakan sel adalah sel beta (sel b), yang terletak terutamanya di hujung dan di bahagian kepala kelenjar, dan mengeluarkan insulin hormon diabetik.

Jawapannya kepada soalan: "Apa yang dihasilkan pankreas kecuali insulin" - hormon untuk perut bekerja.

Komposisi insulin, struktur molekul

Seperti yang kita lihat dalam gambar, molekul insulin terdiri daripada dua rantai polipeptida. Setiap rantai terdiri daripada residu asid amino. Rantai A mengandungi 21 residu, rantai B mengandungi 30. Di samping itu, insulin terdiri daripada 51 residu asid amino. Rantai disambungkan dalam satu molekul oleh jambatan disulfida, yang terbentuk di antara residu sistein.

Adalah menarik bahawa dalam babi struktur molekul insulin hampir sama, perbezaan hanya dalam satu residu - bukannya threonine dalam babi dalam rantai B adalah alanine. Ini kerana persamaan ini insulin daging babi sering digunakan untuk membuat suntikan. Dengan cara ini, lembu juga digunakan, tetapi ia berbeza dengan 3 residu, yang bermaksud ia kurang sesuai untuk tubuh manusia.

Pengeluaran insulin dalam badan, mekanisme tindakan, sifat

Insulin dihasilkan oleh pankreas apabila tahap glukosa darah meningkat.

Pembentukan hormon boleh dibahagikan kepada beberapa tahap:

  • Pada mulanya, bentuk insulin yang tidak aktif terbentuk di dalam kelenjar - preproinsulin. Ia terdiri daripada 110 residu asid amino yang dihasilkan dengan menggabungkan empat peptida - L, B, C dan A.
  • Seterusnya adalah sintesis preproinsulin dalam retikulum endoplasma. Untuk melepasi membran, L-peptida dipisahkan, yang terdiri daripada 24 residu. Oleh itu, proinsulin berlaku.
  • Proinsulin memasuki kompleks Golgi, di mana ia akan meneruskan pematangannya. Semasa pematangan, C-peptide (terdiri daripada 31 residu) memisahkan B dan A peptida. Pada ketika ini, molekul proinsulin terbahagi kepada dua rantai polipeptida, membentuk molekul insulin yang diperlukan.

Bagaimana insulin berfungsi

Untuk melepaskan insulin dari granul di mana ia kini disimpan, adalah perlu untuk memaklumkan pankreas peningkatan kadar glukosa darah. Untuk melakukan ini, terdapat rangkaian keseluruhan proses saling berkaitan yang diaktifkan dengan peningkatan gula.

  • Glukosa dalam sel menjalani glikolisis dan membentuk adenosine triphosphate (ATP).
  • ATP mengendalikan penutupan saluran kalium ionik, menyebabkan depolarisasi membran sel.
  • Depolarization membuka saluran kalsium, menyebabkan kemasukan kalsium yang ketara ke dalam sel.
  • Granul di mana insulin disimpan bertindak balas terhadap kenaikan ini dan melepaskan jumlah insulin yang diperlukan. Siaran berlaku oleh exocytosis. Iaitu, granul menggabungkan dengan membran sel, zink, yang memalsukan aktiviti insulin, dilepaskan, dan insulin aktif memasuki tubuh manusia.

Oleh itu, tubuh manusia menerima regulator glukosa darah yang diperlukan.

Apakah insulin yang bertanggungjawab, peranan dalam tubuh manusia

Insulin hormon terlibat dalam semua proses metabolik dalam tubuh manusia. Tetapi peranannya yang paling penting adalah metabolisme karbohidrat. Kesan insulin pada metabolisme karbohidrat adalah untuk mengangkut glukosa terus ke sel-sel badan. Tisu lemak dan otot, yang membentuk dua pertiga tisu manusia, bergantung kepada insulin. Tanpa insulin, glukosa tidak boleh masuk ke dalam sel-sel mereka. Di samping itu, insulin juga:

  • mengawal penyerapan asid amino
  • mengawal pengangkutan kalium, ion magnesium dan fosfat
  • meningkatkan sintesis asid lemak
  • mengurangkan kerosakan protein

Video yang sangat menarik mengenai insulin di bawah.

Jawapannya kepada soalan: "Apakah insulin dalam tubuh?" Adakah peraturan karbohidrat dan proses metabolik lain dalam badan.

Kesimpulan

Dalam artikel ini saya cuba memberitahu sebanyak mana organ yang menghasilkan insulin, proses pengeluaran dan bagaimana hormon bertindak pada tubuh manusia. Ya, saya terpaksa menggunakan beberapa istilah yang rumit, tetapi tanpa mereka, tidak mustahil untuk menutup sepenuhnya topik tersebut. Tetapi sekarang anda dapat melihat apa sebenarnya proses yang sukar dalam kemunculan insulin, kerja dan kesannya terhadap kesihatan kita.

Insulin adalah hormon termuda.

Struktur

Insulin adalah protein yang terdiri daripada dua rantaian peptida A (21 asid amino) dan B (30 asid amino) yang dikaitkan dengan jambatan disulfide. Secara keseluruhannya, 51 asid amino terdapat dalam insulin manusia yang matang dan berat molekulnya adalah 5.7 kDa.

Sintesis

Insulin disintesis dalam sel-sel β-pankreas dalam bentuk preproinsulin, di end-N yang merupakan urutan isyarat terminal 23 asid amino, yang berfungsi sebagai konduktor untuk seluruh molekul ke dalam rongga retikulum endoplasma. Di sini, urutan terminal segera dipadamkan dan proinsulin diangkut ke radas Golgi. Pada peringkat ini, rantaian A, rantai B dan C-peptida hadir dalam molekul proinsulin (menghubungkan adalah penyambung). Dalam alat Golgi, proinsulin dibungkus dalam butiran rahsia bersama dengan enzim yang diperlukan untuk "kematangan" hormon tersebut. Apabila granul bergerak ke membran plasma, jambatan disulfida terbentuk, pengikat C-peptida dipotong (31 asid amino), dan molekul insulin akhir terbentuk. Dalam granul siap, insulin berada dalam keadaan kristal dalam bentuk hexamer yang terbentuk dengan penyertaan dua ion Zn 2+.

Skim Synthesis Insulin

Peraturan sintesis dan rembesan

Rembesan insulin berlaku secara berterusan, dan kira-kira 50% daripada insulin yang dikeluarkan dari sel-sel β sama sekali tidak dikaitkan dengan pengambilan makanan atau pengaruh lain. Pada siang hari, pankreas mengeluarkan kira-kira 1/5 daripada rizab insulin di dalamnya.

Perangsang utama rembesan insulin adalah peningkatan dalam kepekatan glukosa dalam darah di atas 5.5 mmol / l, rembesan maksimum mencapai 17-28 mmol / l. Ciri khas rangsangan ini adalah peningkatan biphasic dalam rembesan insulin:

  • Fasa pertama berlangsung 5-10 minit dan kepekatan hormon boleh meningkat 10 kali ganda, setelah jumlahnya menurun,
  • Fasa kedua bermula kira-kira 15 minit selepas permulaan hyperglycemia dan berterusan sepanjang tempohnya, menyebabkan peningkatan tahap hormon sebanyak 15-25 kali.

Semakin lama kepekatan darah kekal, lebih banyak bilangan sel-sel β disambungkan kepada rembesan insulin.

Induksi sintesis insulin berlaku dari saat penembusan glukosa ke dalam sel ke terjemahan mRNA insulin. Ia dikawal oleh peningkatan dalam transkripsi gen insulin, peningkatan kestabilan mRNA insulin dan peningkatan terjemahan mRNA insulin.

Pengaktifan rembesan insulin

1. Selepas penetrasi glukosa ke dalam sel-sel β (melalui GluT-1 dan GluT-2), fosforilasi oleh hexokinase IV (glucokinase, mempunyai afinosa yang rendah untuk glukosa),

2. Selanjutnya, glukosa dioksidakan oleh aerobik, sementara kadar pengoksidaan glukosa bergantung secara linear pada kuantiti,

3. Akibatnya, ATP terkumpul, jumlahnya juga bergantung kepada kepekatan glukosa dalam darah,

4. Pengumpulan ATP merangsang penutupan saluran K + ionik, yang menyebabkan depolarisasi membran,

5. Depolarization membran membawa kepada pembukaan saluran Ca 2+ berpotensi yang berpotensi dan kemasukan ion Ca 2+ ke dalam sel,

6. Pengambilan ion Ca 2+ mengaktifkan phospholipase C dan mencetuskan mekanisme penuding isyarat kalsium-phospholipid dengan pembentukan DAG dan inositol-triphosphate (IF3),

7. Penampilan IF3 di sitosol membuka saluran Ca 2+ dalam retikulum endoplasma, yang mempercepatkan pengumpulan Ca 2+ ion dalam sitosol,

8. Peningkatan ketara dalam kepekatan ion Ca 2+ di dalam sel membawa kepada pemindahan granul penyembur ke membran plasma, gabungannya dengannya dan exocytosis kristal insulin matang ke luar,

9. Seterusnya, kerosakan kristal, pemisahan ion Zn2 ​​+ dan pembebasan molekul insulin aktif ke dalam aliran darah.

Skim peraturan intraselular sintesis insulin dengan penyertaan glukosa

Mekanisme utama yang dijelaskan dapat diselaraskan dalam satu arah atau yang lain di bawah pengaruh beberapa faktor lain, seperti asid amino, asid lemak, hormon gastrointestinal dan hormon lain, regulasi saraf.

Daripada asid amino, lisin dan arginin paling banyak menjejaskan rembesan hormon. Tetapi dengan sendirinya, mereka hampir tidak merangsang rembesan, kesannya bergantung kepada kehadiran hiperglikemia, iaitu. Asid amino hanya mempercepatkan tindakan glukosa.

Asid lemak bebas juga merupakan faktor yang merangsang rembesan insulin, tetapi juga hanya dengan kehadiran glukosa. Apabila hipoglikemia mereka mempunyai kesan yang bertentangan, menekan ungkapan gen insulin.

Logik adalah kepekaan positif terhadap rembesan insulin terhadap tindakan hormon saluran pencernaan - incretin (polipeptida insulinotropic bergantung kepada enteroglucagon dan glucose), cholecystokinin, secretin, gastrin, polipeptida menghalang gastrik.

Secara klinikal penting dan sedikit sebanyak berbahaya adalah peningkatan rembesan insulin dengan pendedahan yang berpanjangan kepada hormon somatotropik, ACTH dan glucocorticoids, estrogen, progestin. Ini meningkatkan risiko pengurangan sel-sel β, penurunan sintesis insulin dan berlakunya diabetes mellitus yang bergantung kepada insulin. Ini boleh diperhatikan apabila menggunakan hormon ini dalam terapi atau patologi yang berkaitan dengan hiperfungsi mereka.

Peraturan syaraf sel β pankreas termasuk peraturan adrenergik dan cholinergik. Apa-apa tekanan (emosi dan / atau penuaan fizikal, hipoksia, hipotermia, kecederaan, luka bakar) meningkatkan aktiviti sistem saraf simpatetik dan menghalang rembesan insulin kerana pengaktifan α2-adrenoreceptors. Sebaliknya, rangsangan β2-adrenoreceptor membawa kepada peningkatan rembesan.

Rembesan insulin juga dikawal oleh n.vagus, yang pada gilirannya dikawal oleh hipotalamus, yang sensitif terhadap kepekatan glukosa darah.

Sasaran

Semua tisu yang mempunyai reseptor untuknya boleh dikelaskan sebagai organ sasaran insulin. Reseptor insulin dijumpai pada hampir semua sel kecuali sel saraf, tetapi dalam kuantiti yang berbeza. Sel-sel saraf tidak mempunyai reseptor insulin, kerana ia hanya tidak menembusi halangan darah-otak.

Reseptor insulin adalah glikoprotein yang dibina dari dua dimer, masing-masing terdiri daripada α- dan β-subunit, (αβ)2. Kedua-dua subunit dikodkan oleh satu gen kromosom 19 dan dibentuk sebagai hasil daripada proteolisis separa pendahulunya. Separuh hayat reseptor adalah 7-12 jam.

Apabila insulin mengikat kepada reseptor, pengubahan reseptor berubah dan mereka saling mengikat, membentuk mikrogregat.

Pengikatan insulin kepada reseptor ini memulakan litar enzimatik tindak balas fosforilasi. Pertama sekali, sisa tyrosin autofosforilasi pada domain intraselular reseptor itu sendiri. Ini mengaktifkan reseptor dan membawa kepada fosforilasi sisa serina pada protein khas yang dipanggil substrat reseptor insulin (SIR, atau lebih kerap IRS dari substrat reseptor insulin bahasa Inggeris). Terdapat empat jenis IRS - IRS - 1, IRS - 2, IRS - 3, IRS - 4. Juga, substrat reseptor insulin termasuk protein Grb-1 dan Shc, yang berbeza daripada urutan asid amino IRS.

Dua mekanisme untuk menyedari kesan insulin

Peristiwa selanjutnya dibahagikan kepada dua bahagian:

1. Proses yang berkaitan dengan pengaktifan fosfoinositol-3-kinase - terutamanya mengawal tindak balas metabolik metabolisme protein, karbohidrat dan lipid (kesan cepat insulin yang cepat dan cepat). Ini juga merangkumi proses yang mengawal aktiviti pengangkut glukosa dan penyerapan glukosa.

2. Reaksi yang berkaitan dengan aktiviti enzim MAP kinase - secara amnya, mereka mengawal aktiviti kromatin (kesan perlahan dan perlahan insulin).

Walau bagaimanapun, subdivisi itu bersyarat, kerana terdapat enzim dalam sel yang sensitif terhadap pengaktifan kedua-dua jalan lata.

Reaksi yang berkaitan dengan aktiviti phosphatidyl inositol-3-kinase

Selepas pengaktifan, protein IRS dan beberapa protein tambahan menyumbang kepada penetapan enzim heterodimer phosphoinositol-3-kinase yang mengandungi p85 peraturan (nama berasal dari protein MM 85 kDa) dan subunit p110 pemangkin pada membran. Phosphorylates ini kinase membran fosfatidil inositol fosfat pada kedudukan ke-3 untuk phosphatidyl inositol-3,4-diphosphate (PIP2) dan sebelum phosphatidylinositol-3,4,5-triphosphate (PIP3). Dianggap sebagai pip3 boleh bertindak sebagai jangkar membran untuk unsur-unsur lain di bawah tindakan insulin.

Kesan fosfatidylinositol-3-kinase pada phosphatidylinositol-4,5-diphosphate

Selepas pembentukan fosfolipid ini, kinase protein PDK1 (diaktifkan protein kinase-1 3-fosfoinositide) diaktifkan, yang, bersama-sama dengan kinase protein DNA (DNA-PK, kinase protein yang bergantung kepada DNA-DNA), dua kali phosphorylates protein kinase B AKT1, Bahasa Inggeris RAC-alpha serine / threonine-protein kinase), yang dilampirkan pada membran melalui PIP3.

Fosforilasi mengaktifkan protein kinase B (AKT1), ia meninggalkan membran dan bergerak ke sitoplasma dan nukleus sel, di mana ia memfilterkan banyak protein sasaran (lebih daripada 100 keping), yang memberikan tindak balas selular lebih lanjut:

Mekanisme phosphoinositol 3-kinase tindakan insulin
  • khususnya, ia adalah tindakan protein kinase B (AKT1) yang membawa kepada pergerakan pengangkut glukosa GluT-4 ke membran sel dan penyerapan glukosa oleh myosit dan adiposit.
  • juga, sebagai contoh, phosphorylates protein kinase B (AKT1) yang aktif dan mengaktifkan fosfodiesterase (PDE), yang menghidrolisis cAMP ke AMP, dengan keputusan bahawa kepekatan cAMP di sel target menurun. Sejak, dengan penyertaan cAMP, protein kinase A diaktifkan, merangsang glikogen TAG-lipase dan fosforilasi, akibat insulin dalam adiposit, lipolisis ditekankan, dan di hati - glikogenolisis dihentikan.
Reaksi Pengaktifan Phosphodiesterase
  • Satu lagi contoh adalah tindakan protein kinase B (AKT) pada kinase glikogen sintase. Fosforilasi kinase ini tidak aktif. Akibatnya, ia tidak dapat bertindak ke atas sintesis glikogen, phosphorylate dan tidak aktif. Oleh itu, kesan insulin menyebabkan pengekalan sintesis glikogen dalam bentuk aktif dan sintesis glikogen.

Reaksi yang berkaitan dengan pengaktifan laluan kinase MAP

Pada permulaan laluan ini, satu lagi substrat reseptor insulin dimainkan - protein Shc (Src (domain homologi 2 yang mengandungi) mengubah protein 1), yang mengikat kepada reseptor insulin diaktifkan (autofosforikasikan). Selanjutnya, protein Shc berinteraksi dengan protein Grb (protein terikat reseptor faktor pertumbuhan) dan memaksanya untuk menyertai reseptor.

Juga dalam membran sentiasa hadir protein Ras, yang dalam keadaan tenang yang berkaitan dengan KDNK. Dekat protein Ras terdapat protein "tambahan" - GEF (faktor penukaran GTF) dan SOS (anak lelaki tanpa tujuh) dan protein GAP (faktor pengaktifan GTPase).

Pembentukan kompleks protein Shc-Grb mengaktifkan kumpulan GEF-SOS-GAP dan membawa kepada penggantian GDP oleh GTP dalam protein Ras, yang menyebabkan pengaktifannya (kompleks Ras-GTP) dan penghantaran isyarat kepada kinase protein Raf-1.

Apabila mengaktifkan kinase protein Raf-1, ia melekat pada membran plasma, memfosikan kinase tambahan pada tyrosin, serina dan sisa threonine, dan juga berinteraksi serentak dengan reseptor insulin.

Di samping itu, aktifkan phosphorylate Raf-1 (mengaktifkan) MAPK-K, kinase protein MAPK (kinase protein mitogen bahasa Inggeris, juga dikenali sebagai MEK, Bahasa Inggeris MAPK / ERK kinase) yang seterusnya memfilmkan enzim MAPK (kinase MAPK, atau ERK, kinase yang terkawal isyarat ekstraselular).

1. Selepas mengaktifkan MAP-kinase, secara langsung atau melalui kinase tambahan phosphorylates protein sitoplasma, mengubah aktiviti mereka, sebagai contoh:

  • pengaktifan fosfolipase A2 menghasilkan penyingkiran asid arakidonik dari fosfolipid, yang kemudian ditukar menjadi eikosanoid,
  • pengaktifan kinase ribosomal mencetuskan proses terjemahan protein,
  • Pengaktifan phosphatases protein membawa kepada dephosphorylation banyak enzim.

2. Kesan yang sangat besar ialah pemindahan isyarat insulin ke nukleus. MAP kinase secara bebas phosphorylates dan dengan itu mengaktifkan beberapa faktor transkripsi, memastikan membaca gen tertentu penting untuk pembahagian, pembezaan dan respons selular yang lain.

Jalur yang bergantung kepada MAP untuk kesan insulin

Salah satu protein yang dikaitkan dengan mekanisme ini ialah faktor transkripsi CREB (maklum balas unsur CAMP tindak balas bahasa Inggeris). Dalam keadaan yang tidak aktif, faktor itu dikurangkan dan tidak menjejaskan transkripsi. Di bawah tindakan menghidupkan isyarat, faktor itu mengikat rangkaian tertentu CRE-DNA (unsur-unsur tindak balas CAMP), memperkuat atau melemahkan bacaan maklumat dari DNA dan pelaksanaannya. Selain laluan MAP-kinase, faktor sensitif terhadap jalur isyarat yang berkaitan dengan protein kinase A dan calcium-calmodulin.

Kelajuan kesan insulin

Kesan biologi insulin dibahagikan dengan kadar perkembangan:

Kesan yang sangat pantas (saat)

Kesan ini dikaitkan dengan perubahan dalam pengangkutan transmembran:

1. Pengaktifan Na + / K + -PATPase, yang menyebabkan pelepasan ion Na + dan kemasukan ion K + ke dalam sel, yang menyebabkan hiperpolarisasi membran sel sensitif insulin (kecuali hepatosit).

2. Pengaktifan penukar Na + / H + pada membran sitoplasma dari banyak sel dan keluar dari sel ion H + sebagai pertukaran untuk ion Na +. Kesan ini penting dalam patogenesis hipertensi dalam diabetes mellitus jenis 2.

3. Penghambatan membran Ca 2+ -ATPases membawa kepada pengekalan ion Ca 2+ dalam sitosol sel.

4. Keluar dari membran myocytes dan adipocy pengangkut glukosa GluT-4 dan peningkatan 20-50 kali jumlah pengangkutan glukosa ke dalam sel.

Kesan cepat (minit)

Kesan cepat terdiri daripada perubahan kadar fosforilasi dan dephosphorylation enzim metabolik dan protein pengawalseliaan. Akibatnya, aktiviti meningkat.

  • glikogen sintetik (penyimpanan glikogen)
  • glucokinase, phosphofructokinase dan pyruvate kinase (glikolisis)
  • pyruvate dehydrogenase (mendapatkan asetil-SKOA)
  • HMG-Scoa reductase (sintesis kolesterol),
  • asetil-Sko-karboksilase (sintesis asid lemak),
  • glukosa-6-fosfat dehidrogenase (laluan pentos fosfat),
  • fosfodiesterase (pemberhentian kesan menggerakkan hormon adrenalin, glukagon, dan sebagainya).

Kesan perlahan (minit ke jam)

Kesan perlahan ialah perubahan dalam kadar transkripsi gen protein yang bertanggungjawab untuk metabolisme, pertumbuhan dan pembahagian sel, contohnya:

1. Induksi sintesis enzim

  • glucokinase dan pyruvate kinase (glikolisis),
  • Lyase ATP-sitrat, asetil-SCA-karboksilase, sintetik asid lemak, cytosolic malate dehydrogenase (sintesis asid lemak),
  • glukosa-6-fosfat dehidrogenase (laluan pentos fosfat),

2. Penindasan sintesis mRNA, sebagai contoh, untuk PEP carboxykinase (gluconeogenesis).

3. Meningkatkan fosforilasi serum protein ribosom S6, yang menyokong proses terjemahan.

Kesan yang sangat perlahan (jam ke sehari)

Kesan yang sangat lambat menyedari mitogenesis dan pembiakan sel. Sebagai contoh, kesan ini termasuk

1. Meningkatkan hati sintesis somatomedin, bergantung kepada hormon pertumbuhan.

2. Meningkatkan pertumbuhan sel dan proliferasi dalam sinergi dengan somatomedin.

3. Peralihan sel dari fasa G1 ke fasa S kitaran sel.

Patologi

Hypofunction

Diabetes mellitus yang bergantung kepada insulin dan bukan insulin. Untuk mendiagnosis patologi ini di klinik secara aktif menggunakan ujian tekanan dan penentuan kepekatan insulin dan C-peptida.

Tentang Kami

Sebilangan besar bahan aktif biologi yang terdapat dalam buah-buahan tumbuhan. Kehadiran mereka membolehkan buah untuk melindungi tubuh daripada berbagai penyakit. Mengikut cadangan WHO (Pertubuhan Kesihatan Sedunia), diet orang dewasa yang sihat hendaklah termasuk sekurang-kurangnya 3 jenis.