Что такое инсулин его роль в организме

Инсулин и его роль в обеспечении жизнедеятельности организма

Гормон инсулин и его роль в организме тесно связаны с работой эндокринной системы. В нее входит несколько желез внутренней секреции, каждая из которых нужна для поддержания здоровья человека. Когда случаются сбои в работе хотя бы одной из желез, страдают все органы.

Инсулин – достаточно изученный гормон с пептидной основой, в состав которой входит несколько аминокислот. Если уровень инсулина снижается или повышается, то нарушается важная функция эндокринной системы – поддержание уровня сахара в крови.

Самый впечатляющий и страшный фактор, сделавший гормон таким «популярным», — ежегодный рост числа людей, у которых обнаруживают диабет.

Механизм выработки инсулина

Вырабатывается гормон в эндокринных клетках хвоста поджелудочной железы. Скопления этих клеток называют островками Лангерганса в честь открывшего их ученого. Несмотря на малый размер, каждый островок считается крохотным органом со сложноустроенной структурой. Именно они отвечают за выброс инсулина. Вот как продуцируется инсулин:

1. Выработка препроинсулина. В поджелудочной железе создается основа для гормона – препроинсулин.
2. Синтез сигнального пептида. Вместе с основой вырабатывается проводник препроинсулина – пептид, он доставляет основу к эндокринным клеткам. Там она синтезируется в проинсулин.
3. Этап созревания. На некоторое время обработанные компоненты оседают в клетках эндокринной системы – в аппарате Гольджи. Там они созревают в течение некоторого времени и распадаются на инсулин и C-пептид. По пептиду в ходе лабораторной диагностики часто определяют активность поджелудочной железы.
4. Связь с цинком. Выработанный инсулин взаимодействует с ионами минерала, а когда сахар в крови повышается, гормон высвобождается из бета-клеток и начинает понижать его уровень.

Если в организме высок уровень глюкагона – антагониста инсулина, — то синтез гормона в поджелудочной железе уменьшается. Глюкагон вырабатывается в альфа-клетках островка Лангерганса.

Действие инсулина

Под действием вещества повышается проницаемость мембран клеток, и глюкоза свободно всасывается в них. Параллельно инсулин превращает глюкозу в полисахарид – гликоген. Он служит естественным источником энергии для человека.

Функции гормона

Инсулин выполняет несколько функций в организме человека, главная из которых – поддержание жирового и белкового обмена. Также он регулирует аппетит, отправляя данные рецепторов в головной мозг.

• улучшает расщепление белков, не дает им выводиться в не переработанном виде;
• защищает аминокислоты от расщепления на простые сахара;
• отвечает за корректную транспортировку расщепленного магния и калия в каждую клетку;
• препятствует атрофии мышечной ткани;
• защищает организм от накопления кетоновых тел – веществ, опасных для человека, но образующихся в результате метаболизма;
• нормализует процесс окисления глюкозы, который отвечает за сохранение нормального уровня энергии;
• стимулирует работу мышц и печени по выведению гликогена.

Есть у инсулина дополнительная функция – стимуляция образования сложных эфиров. Он предотвращает отложение жира в печени, не дает жирным кислотам поступать в кровь. Достаточное количество инсулина предотвращает мутации ДНК.

Недостаток инсулина в организме

Когда инсулин перестает вырабатываться в нужных количествах, развивается сахарный диабет. При заболевании человек вынужден регулярно использовать внешние источники гормона.

Вторая болезнь возникает из-за избытка инсулина – гипогликемия. Из-за нее ухудшается эластичность сосудов, повышается артериальное давление.

Показатели нормы и отклонения

В норме концентрация гормона составляет 3-25 мкЕд/мл. У детей понижение возможно до 3-20 мкЕд/мл, а у беременных женщин норма увеличивается до 6-27 мкЕд/мл. У пожилых людей уровень вещества в крови увеличивается до 6-35 мкЕд/мл. Если уровень резко повышается или понижается, то это становится симптомом опасных болезней.

Повышенный уровень

• изнурительные физические нагрузки;
• перенапряжение, постоянный стресс;
• опухолевые процессы в поджелудочной железе;
• болезни почек, печени, надпочечников;
• сахарный диабет 2 типа, для которого характерен синдром нечувствительности к инсулину;
• генетические особенности (склонность к высокому уровню гормона у людей, проживающих в регионах, где часто возникал голод) – предрасположенность к ожирению.

Но не менее опасен пониженный уровень инсулина в крови.

Пониженные показатели

Из-за стресса и привычек питания инсулин может не только повышаться, но и понижаться. Ошибочно полагать, что это нормальное состояние, которое не опасно для здоровья. Запускают процесс понижения гормона:

• жирная, богатая углеводами и калориями еда – инсулина, продуцируемого железой, не хватает для усвоения поступающих продуктов. Это приводит к интенсивной выработке гормона, что быстро изнашивает бета-клетки;
• хроническая склонность переедать, даже здоровая пища в огромных количествах не будет полезна;
• недостаток сна негативно сказывается на выработке гормонов, особенно если человек устойчиво спит по 4-5 часов;
• перенапряжение, тяжелая или опасная работа, стимулирующая выброс адреналина;
• снижение функций иммунной системы, инфекционные поражения;
• малоподвижный образ жизни, вызывающий гиподинамию, при которой в кровь поступает много глюкозы, но она не перерабатывается должным образом.

Чтобы понять, как именно инсулин влияет на здоровья человека при диабете, нужно рассмотреть процесс взаимодействия глюкозы с гормоном.

Уровень инсулина и глюкозы

У здорового человека даже в ситуации, когда пища долго не поступает в организм, уровень сахара примерно одинаков. Инсулин продолжает вырабатываться поджелудочной железой примерно в одном и том же ритме. Когда человек ест, пища расщепляется, и углеводы поступают в виде молекул глюкозы в кровь. Вот, что происходит дальше:

1. Печень получает сигнал, и накопленный гормон высвобождается. Вступая в реакцию с глюкозой, он понижает уровень сахара и превращает его в энергию.
2. Железа приступает к новому этапу выработки инсулина на место потраченного.
3. Новые порции гормона направляются в кишечник – расщеплять сахара, которые частично переработаны.
4. Неизрасходованный остаток глюкозы частично преобразуется в гликоген, который уходит в состояние покоя. Содержится он в мышцах и печени, частично откладывается в жировую ткань.
5. Через некоторое время после приема пищи сахар начинает понижаться. В кровь выбрасывается глюкагон, а накопленный гликоген начинает расщепляться в глюкозу, стимулируя рост сахара.

Инсулин – незаменимый гормон, уровень которого тесно связан с повседневной работой организма. Его нарушения приводят к заболеваниям, которые сокращают жизнь человека на несколько десятков лет, осложняя ее массой неприятных побочных эффектов.

Что такое инсулин и какова его роль в организме человека

Дата публикации: 25.12.2019 2019-12-25

Статья просмотрена: 119 раз

Библиографическое описание:

Калякин С. Н., Беляшова О. В. Что такое инсулин и какова его роль в организме человека // Юный ученый. — 2020. — №1. — С. 51-54. — URL https://moluch.ru/young/archive/31/1826/ (дата обращения: 08.03.2020).

В современном мире большое количество людей подвержены сахарному диабету. Плохая экологическая обстановка, неправильный тип питания, вредные привычки — все это может привести к такому заболеванию. Многие люди, даже не подозревают, что имеет этот диагноз. С каждым годом процент заболевших растет на несколько процентов. По данным ВОЗ, количество больных сахарным диабетом в мире удваивается каждые 15 лет. На сегодняшний день в мире процент заболевших составляет 7,1 % — это около 371 миллион человек. В РФ количество людей, страдающих данным заболеваниям, составляет около 6 % из них более 280 тысяч имеют заболевание I типа. Эти люди зависят от ежедневного введения инсулина, среди них 16 тысяч детей и 8,5 тысяч подростков.

Так что же такое сахарный диабет? Это заболевание, приводящее к нарушению обмена веществ, характеризующееся повышением содержания сахара в крови, когда возникает хроническая нехватка инсулина. Инсулин — это гормон, синтезирующийся в поджелудочной железе, а именно в клетках, которые называются островки Лангерганса (ОЛ).

Рис. 1. Клетки поджелудочной железы

Клетки поджелудочной железы не однородны и представлены двумя видами клеточных образований: ацинус, вырабатывающий ферменты и участвующий в пищеварительной функции, и островки Лангерганса, основная функция которого — синтезировать гормоны. В самой железе островков немного: они составляют 1–2 % от всей массы органа. Клетки ОЛ разнятся между собой по строению, функциям и имеется пять их видов. Они секретируют активные вещества, регулирующие углеводный обмен, пищеварение, могут участвовать в ответе на стрессовые реакции. К ним относятся: α-клетки (занимающие 25 % площади ОЛ) вырабатывают глюкагон — гормон повышающий уровень глюкозы в крови, участвует в снижении уровня кальция и фосфора в крови. β -клетки (60 %) составляют внутренний (центральный) слой дольки и являются основными, отвечают за выработку инсулина и амилина — компаньона инсулина в регуляции глюкозы крови. δ-клетки (10 %) образуют внешний слой в островке, продуцируют соматостатин — гормон, значительная часть которого синтезируется в гипоталамусе. РР -клетки (5 %), располагаются по периферии, вырабатывают вазоактивный интестинальный полипептид (ВИП), панкреатический полипептид (ПП), который способствует ослаблению свойств холестерина, обладает спазмолитическими свойствами в отношении гладкой мускулатуры желчного пузыря. Эпсилон-клетки — самые редкие из входящих в состав ОЛ (менее 1 %), синтезирующие грелин, одна из многочисленных функций относится возможность влиять на аппетит.

В β -клетках инсулин вырабатывается 24 часа в сутки, в больших количествах, чем другие гормоны. Жизненно важная функция инсулина заключается в том, что для нормального функционирования человеческому организму постоянно нужна глюкоза, которая обеспечивает клетки энергией. На нужном уровне глюкозу держит гормон инсулин, который как «ключик открывает» закодированную форму глюкозы и делает ее доступной для восприятия мозгом и организмом в целом. Попадая в клетку, глюкоза участвует в цепочке биохимических реакций, результатом которых является высвобождение определенного количества энергии. Эта энергия идет на поддержание всех жизненных процессов в клетке. Так как же происходит синтез инсулина и как он действует на организм?

Рис. 2 Синтез инсулина

Инсулин — это простой белок, из состоящий из полипептидных цепей: А-цепь (21 аминокислота) и В-цепь (30 аминокислот), связанных между собой дисульфидными мостиками. Его молекулярная масса равна 5,7 кДа. Инсулин синтезируется в поджелудочной железе в виде проинсулина, который путем органического протеолиза превращается в инсулин. При этом от проинсулина отщепляется С-пептид и 33 аминокислотных остатков. После чего он следует в аппарат Гольджи, где упаковывается в определенные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для «созревания» гормона. В готовых гранулах инсулин находится в кристаллическом состоянии в виде гексамера, образуемого с участием двух ионов Zn2+.

В основном синтез и секреция инсулина начинаются во время приема пищи, тогда полностью готовая гранула сливается с клеточной мембраной и ее содержимое полностью выдавливается из клетки в кровь, нормализуя уровень глюкозы. Однако секреция инсулина происходит постоянно и около 50 % инсулина, высвобождаемого из β-клеток, никак не связано с приемом пищи — это называется базальный уровень инсулина. В течение суток поджелудочная железа выделяет примерно 1/5 от запасов имеющегося в ней инсулина. Главным стимулятором секреции инсулина является повышение концентрации глюкозы в крови выше 5,5 ммоль/л.

После проникновения глюкозы в β-клетки (через белок-переносчик ГлюТ-1, 2) она фосфорилируется гексокиназой IV (глюкокиназа, обладает низким сродством к глюкозе), далее она аэробно окисляется, накапливается аденозинтрифосфате (АТФ), тем самым стимулируя закрытие ионных K+-каналов, что приводит к деполяризации мембраны и открытию потенциал-зависимых Ca2+-каналов и притоку ионов Ca2+ в клетку. Поступающие ионы Ca2+ активируют фосфолипазу C и запускают Ca-фосфолипидный механизм проведения сигнала с образованием диацилглицерола (ДАГ) и инозитол-трифосфата (ИФ3), что ускоряет накопление ионов Ca2+ в цитозоле. Резкое увеличение концентрации в клетке ионов Ca2+ приводит к перемещению секреторных гранул к плазматической мембране, их слиянию с ней и экзоцитозу кристаллов зрелого инсулина наружу. Затем происходит распад кристаллов, отделение ионов Zn2+ и выход молекул активного инсулина в кровоток. Рецепторы инсулина находятся практически на всех клетках организма, кроме нервных.

Рис. 3. Схема внутриклеточной регуляции синтеза инсулина

Противоположным к инсулину по значению является гормон глюкагон. Это гормон, представляющий собой полипептидную цепь, и способный повышать уровень глюкозы в крови. Он синтезируется в поджелудочной железе, на ОЛ в α-клетках, но хранится он печени и запас его составляет около 200 г. Глюкагон при дефиците глюкозы или при недостатке энергии расщепляется до глюкозы, которая потом попадает в кровь. Тем самым глюкагон способен поддерживать концентрацию глюкозы в крови, снабжать мышцы дополнительной энергией, а также стимулирует попадание кислорода.

Неотъемлемую часть в синтезе инсулина играет вещество C-пептид, синтезирующееся в β-клетках поджелудочной железы. Наличие его в крови человека, показывает есть ли у человека сахарный диабет или нет. С-пептид остается биологически неактивным и сам по себе не выполняет никаких регуляций, но его наличие отражает концентрацию инсулина в крови. В норме для человека соотношение инсулин-С-пептид –5:1. Это происходит, потому что полураспад инсулина гораздо больше, чем у C-пептида, поэтому скорость выделение инсулина гораздо выше.

На снижение уровня глюкозы в крови влияет физическая активность, на его повышение — углеводное питание и стресс. Организм здорового человека способен контролировать уровень глюкозы в крови, но у людей, которые болеют сахарным диабетом, организм не способен это делать, поэтому у таких людей может состояния гипо- и гипергликемии. Гипогликемия — это критическое понижения сахара в крови. А гипергликемия, наоборот, это состояние, при котором в крови концентрация глюкозы выше нормы. Не только у людей, страдающих сахарным людей, может происходить данные состояния, а также и у здоровых, но у них это менее выражено. Норма уровня глюкозы в плазме крови составляет 4,0–6,1 ммоль/л, в цельной крови 3,3–5,5 ммоль/л. Гипогликемию отмечают при уровне глюкозы менее 2,8 ммоль/л, гипергликемию — когда уровень глюкозы составляет 6,5 ммоль/л натощак и 8,9 ммоль/л в любое время. Первыми признаками гипогликемии является головные боли, сонливость, бледность, тошнота, чувство голода. А при гипергликемии частое мочеиспускание, жажда, помутнение зрения, тошнота.

Помимо главной функции инсулина — расщепление глюкозы и доставка к жизненно важным органам, инсулин имеет такие положительные свойства на организм — это перенос аминокислот в мышечные клетки, тем самым стимулируется синтез белка, что способствует наращиванию мышечной ткани. Кроме того, гормон активизирует синтез гликогена, увеличивает активность энзимов, что помогает обеспечивать запас глюкозы в мышечных клетках, тем самым улучшая их производительность и восстановление.

Но есть и отрицательные свойства инсулина на организм, так например, он блокирует энзим, называемый горомонорецепторной липазой, который отвечает за расщепление жировой ткани. При этом организм не может расщепить накопленный жир (триглицериды) и превратить его в форму, которую можно сжечь (свободные жирные кислоты). При длительном повышенном состоянии инсулина организм начинает накапливать его в клетках, увеличивая синтез жировых кислот, что приводит к ожирению. Инсулин стимулирует выработку в печени холестерина, излишки которого разрушают артерии и развивается атеросклероз.

Исходя из вышесказанного, гормон инсулин является жизненно важным. Его полное отсутствие ведет к остановке работы всего организма. Он является важным звеном в доставке питания всем клеткам и особенно мозгу. Однако повышенное содержание в крови инсулина, например, при высокоуглеводном питании приводит к увеличению жировых отложений. В настоящее время, в случае отсутствия в организме функции воспроизведения инсулина поджелудочной железой, возможна заместительная инсулинотерапия синтетическим аналогом или человеческим инсулином, получен методом биотехнологии. Это является способом декомпенсации сахарного диабета. Ученые ведут новейшие разработки, которые позволят не только поддерживать, но и вылечить данное заболевание. А для того, чтобы исключить риск развития сахарного диабета, нужно периодически проверять уровень глюкозы крови и питаться правильно, уменьшив употребление высокоуглеводных продуктов питания.

Что такое инсулин его роль в организме

Гормоны регулируют многие важные функции нашего организма, они действуют через кровь и работают как ключи «открывающие двери». Инсулин – это гормон, синтезируемый поджелудочной железой, а именно специальным типом клеток – бета-клетками. β-клетки находятся в определенных частях поджелудочной железы, известных как островки Лангерганса, которые помимо β-клеток содержат также α-клетки, продуцирующие гормон глюкагон, δ(D)-клетки, синтезирующие соматостатин и F-клетки, вырабатывающие панкреатический полипептид (функция которого до сих пор недостаточно изучена). У поджелудочной железы также есть другая важная функция, она вырабатывает ферменты, участвующие в пищеварении. Эта функция поджелудочной железы не нарушается у людей с сахарным диабетом.

Причина, по которой инсулин так важен для организма – это то, что он действует как ключ, «открывающий двери» для глюкозы внутрь клетки. Как только человек видит еду или чувствует ее запах, его β-клетки получают сигналы к увеличению продукции инсулина. А после того, как еда попала в желудок и кишечник, другие специальные гормоны посылают еще больше сигналов бета-клеткам, чтобы они увеличили продукцию инсулина.

Бета-клетки содержат встроенный «глюкометр», который регистрирует, когда уровень глюкозы крови повышается, и отвечают, посылая правильное количество инсулина в кровь. Когда люди без сахарного диабета едят пищу, концентрация инсулина в крови резко возрастает, это необходимо для переноса глюкозы, полученной из еды, внутрь клеток. У таких людей глюкоза крови обычно не поднимается более чем на 1-2 ммоль/л после еды.

Инсулин переносится кровью к различным клеткам организма и связывается на их поверхности со специальными рецепторами к инсулину, в результате чего клетки становятся проницаемыми для глюкозы. Но не всем клеткам организма необходим инсулин для транспортировки глюкозы. Есть «инсулиннезависимые» клетки, они поглощают глюкозу без участия инсулина, прямо пропорционально концентрации глюкозы крови. Они находятся в головном мозге, нервных волокнах, сетчатке глаза, почках и надпочечниках, также в сосудистой стенке и форменных элементах крови (эритроцитах).

Это может показаться нелогичным, что некоторым клеткам не нужен инсулин для переноса глюкозы. Однако, в ситуациях, когда в организме низкий уровень глюкозы, продукция инсулина останавливается, тем самым сохраняя глюкозу для наиболее важных органов. Если у вас есть сахарный диабет и ваш уровень глюкозы крови высокий, инсулиннезависимые клетки будут поглощать большое количество глюкозы, и в результате это приведет к повреждению клеток и, следовательно, функционированию органа в целом.

Организму требуется небольшое количество инсулина даже между приемами пищи и в течение ночи, чтобы приспособить глюкозу, поступающую из печени. Это и называется «базальной» секрецией инсулина. У людей без сахарного диабета количество этого инсулина составляет 30-50% от количества общего суточного инсулина. Также есть «стимулированная» секреция инсулина, который вырабатывается на прием пищи.

Большое количество углеводов, поступающих к нам с едой, хранится в печени в виде гликогена (это углевод, способный быстро распадаться с образованием глюкозы).

Если человек ест больше, чем ему необходимо, то избыток углеводов трансформируется в жиры, которые хранятся в жировой ткани. Организм человека имеет почти неограниченные возможности для накопления жира.

Напротив, белки (аминокислоты) могут быть использованы различными тканями организма, но у них нет никакого определенного места хранения. Печень способна синтезировать глюкозу не только из гликогена, но также и из аминокислот, например, если вы не ели в течение длительного времени. Но при этом происходит разрушение тканей, так как в организме нет определенного депо аминокислот (Рис.1).

Рис.1. Углеводы в организме (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3 d edition, Class publishing, London, 2007).

Поджелудочная железа

Поджелудочная железа – это непарный орган размером с ладонь, расположенный в брюшной полости, близко к желудку. Она выполняет две основные функции: производит ферменты, которые помогают переваривать пищу, и производит инсулин, который помогает контролировать уровень глюкозы крови. Пищеварительные ферменты из поджелудочной железы попадают в кишечник через проток поджелудочной железы. Он впадает в двенадцатиперстную кишку вместе с желчным протоком, который выводит желчь из печени и желчного пузыря. В поджелудочной железе находится около одного миллиона островков Лангерганса. Инсулин производится бета-клетками островков и высвобождается непосредственно в мелкие кровеносные сосуды, проходящие через поджелудочную железу.

Клеточный метаболизм

Здоровая клетка

Сахар из еды всасывается в кишечнике и поступает в кровь в форме глюкозы (декстрозы) и фруктозы. Глюкоза должна зайти в клетки для того чтобы она могла быть использована для продукции энергии или других метаболических процессов. Гормон инсулин необходим для того, чтобы «открыть дверь», то есть сделать возможным транспорт глюкозы внутрь клетки через клеточную стенку. После того, как глюкоза попадает внутрь клетки, она превращается с помощью кислорода в углекислый газ, воду и энергию. Углекислый газ затем поступает в легкие, где происходит обмен его на кислород (Рис.2).

Рис. 2. Поддержание уровня глюкозы крови в норме (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3 d edition, Class publishing, London, 2007).

Энергия жизненно необходима клеткам для того, чтобы они функционировали должным образом. Кроме того, глюкоза в форме гликогена хранится в печени и мышцах для дальнейшего использования.

Головной мозг, однако, не способен хранить глюкозу в виде гликогена. Следовательно, он находится в постоянной зависимости от уровня глюкозы крови.

Голодание

Когда человек голодает, в крови снижается уровень глюкозы. В этом случае дверь, открытая с помощью инсулина, не окажет никакой пользы. У людей без сахарного диабета продукция инсулина останавливается почти полностью, когда уровень глюкозы крови снижается. Альфа-клетки поджелудочной железы распознают низкий уровень глюкозы крови и секретируют в кровоток гормон глюкагон. Глюкагон действует как сигнал для клеток печени, чтобы они высвободили глюкозу из своего резерва гликогена. Есть и другие гормоны, которые также могут синтезироваться, когда человек голодает (такие как адреналин, кортизол и гормон роста).

Но если голодание продолжается, то организм будет использовать следующую резервную систему, чтобы поддержать концентрацию глюкозы крови на должном уровне. Жиры распадаются на жирные кислоты и глицерол. Жирные кислоты трансформируются в кетоны в печени, а из глицерола образуется глюкоза. Эти реакции будут происходить, если вы длительно голодаете (например, во время поста) или вы настолько больны, что не можете есть (например, при гастроэнтерите) (Рис.3).

Все клетки нашего организма (за исключением головного мозга) могут использовать жирные кислоты в качестве источника энергии. Однако, только мышцы, сердце, почки и головной мозг могут использовать кетоны как источник энергии.

Во время длительного голодания кетоны могут обеспечивать до 2/3 потребности мозга в энергии. У детей кетоны образуются быстрее и достигают большей концентрации, чем у взрослых.

Несмотря на то, что клетки извлекают определенную энергию из кетонов, ее все равно меньше, чем когда они используют глюкозу.

Если организм находится без еды слишком долго, то белки из мышечной ткани начинают распадаться, и превращаться в глюкозу.

Рис. 3. Поддержание уровня глюкозы во время голодания (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3 d edition, Class publishing, London, 2007).

Сахарный диабет 1 типа и абсолютная недостаточность инсулина. Механизм заболевания – предпосылки разъяснения.

Сахарный диабет 1 типа – это заболевание, при котором отсутствует свой инсулин. В результате этого глюкоза не может зайти в клетки. Клетки в этой ситуации действуют так, как будто они находятся в фазе голодания, описанной выше. Ваш организм будет пытаться поднять уровень глюкозы крови до еще более высоких значений, так как он считает, что причиной отсутствия глюкозы внутри клеток является низкий уровень глюкозы крови. Такие гормоны как адреналин и глюкагон посылают сигналы для выброса глюкозы из печени (активируют распад гликогена).

В этой ситуации, однако, голодание происходит в период изобилия, то есть высокой концентрации глюкозы крови. Организму сложно справиться с большой концентрацией глюкозы, и она начинает выходить с мочой. В это время внутри клеток происходит синтез жирных кислот, которые затем трансформируются в кетоны в печени, и они также начинают выделяться с мочой. Когда человеку назначается инсулин, его клетки начинают снова нормально функционировать и порочный круг прекращается (Рис. 4).

Рис. 4. Дефицит инсулина и сахарный диабет 1 типа (R. Hanas “Type 1 Diabetes in children, adolescents and young adults”, 3 d edition, Class publishing, London, 2007).

Роль инсулина в организме человека

Для чего нужно здоровому человеку, у которого все хорошо и прекрасно, контролировать уровень инсулина в крови? Ведь все отлично, ничего не беспокоит, зачем? Ответ на столь несложный вопрос таков: если человек заботится о своем здоровье и старается как можно дольше оставаться молодым и активным, ему необходимо держать под контролем уровень инсулина в крови. Аксиома проста — «нормальное количество инсулина в крови продлевает жизнь» и наоборот, передозировка или недостаток инсулина ведет к ожирению, старению и диабету. Невозможно оставаться молодым и здоровым, когда в крови блуждают «излишки» гормона или когда количество его предельно мало. К счастью, этот процесс можно легко контролировать.

Инсулин — это гормон, который продуцируется в организме человека поджелудочной железой. Основная его задача — это доставка глюкозы, аминокислот, жиров и калия в клетки организма. А также, в его функции входит поддержание нормального и стабильного уровня глюкозы в крови человека и регулирование углеводного баланса организма. Это происходит так: когда уровень глюкозы в крови увеличивается и начинает превышать 100 мг/децилитр, в этот момент включается поджелудочная железа и начинает активно вырабатывать инсулин. Излишки глюкозы он связывает и транспортирует их в своего рода хранилище — мышечные или жировые ткани. Попадая в мышечную ткань, глюкоза превращается в энергию для работы, а если она оказалась в жировых клетках, то преобразовывается в жир и накапливается в организме.

В нормальном количестве гормон инсулин является одним из важных элементов организма человека. Благодаря ему, происходят следующие жизненно важные процессы:

• Этот гормон наращивает мышцы. Он активирует рибосомы, которые занимаются производством синтеза белка. А белок, как известно, является строительным материалом для мышц.

• Препятствует разрушению мышечных волокон. Анти-катаболические (катаболизм – процесс распада) свойства инсулина не менее важны, чем его анаболические свойства.Так этот гормон предохраняет и обновляет ткани мышц.

• Инсулин снабжает мышечные клетки аминокислотами, которые необходимы для их функционирования.

• Увеличивает активность ферментов, отвечающих за стимуляцию образования гликогена, который является основной формой хранения глюкозы в клетках организма. А она при распаде выделяет энергию необходимую для жизнедеятельности клетки и организма в целом. Все прекрасно, когда инсулин не превышает норму предельно допустимых границ, но если его количество зашкаливает, тогда такое состояние отрицательно сказывается на здоровье человека. Это может грозить такими заболеваниями как: ожирение, диабет 2-го типа, нарушение работы сердечно-сосудистой системы.

Отрицательные свойства «высокого» инсулина:

• Блокирует липазу. Липаза – это фермент, который отвечает за расщепление жиров (триглицеридов) в организме. Если нет липазы, организм не сжигает жировую ткань, а накапливает. В результате чего происходит увеличение жировой массы.

• Усиливает липогенез — это синтез жирных кислот. Интенсивный липогенез влечет за собой увеличение триглицеридов, которые активизируют работу сальных желез, в результате чего кожа становиться более жирной и возможно появление прыщей, себореи и перхоти.

• Разрушает артерии, что влечет развитие атеросклероза кровеносной системы. В следствии нарушения липидного обмена на стенках кровеносных сосудов образуются холестериновые бляшки, в результате чего,происходит деформация стенки артерии и сужение просвета в ней. Атеросклероз сосудов может привести к ишемической болезни сердца.

• Повышает кровяное давление. При нормальном уровне инсулина в крови, он обладает сосудорасширяющим свойством. Но если его слишком много в организме, кровяное давление увеличивается. Как влияет инсулин на повышение давления, пока точно не установлено. Есть предположения, что он действует на регуляцию почек и нервной системы, которые заставляют сужаться сосуды, в результате чего подымается кровяное давление.

• Стимулирует рост онкологических клеток. Инсулин — это гормон роста, избыточное количество его в крови может привести к размножению злокачественных клеток. Поэтому люди, страдающие избытком инсулина, чаще подвержены онкологическим заболеваниям.

На фоне хронически высокого уровня инсулина в крови могут развиваться и такие заболевания как: инфаркт, инсульт, близорукость, астма, бронхит, воспаление верхних дыхательных путей, импотенция, трофические язвы. Чтобы избежать данного рода болезней необходимо контролировать уровень выделения инсулина в крови.

Какие пределы содержания инсулина в крови здорового человека и как его определить?

Норма инсулина в крови составляет от 3 до 20 мкЕд/мл. Если показатель колеблется в рамках допустимого — человек здоров. Важная деталь: анализ на содержание инсулина проводятся исключительно натощак. Это связано с тем, что после еды поджелудочная железа начинает активно функционировать, вырабатывая инсулин, поэтому его содержание в крови будет выше чем обычно. Для маленьких детей это правило не действует — уровень гормона в крови не меняется после еды, лишь только в момент полового созревания инсулин становиться зависим от процесса пищеварения. Если количество инсулина в крови превышает пределы допустимого достаточно длительный срок — это может быть бомбой замедленного действия. Со временем могут развиваться сопутствующие болезни органов или целых жизненно важных систем и эти процессы не обратимы.

Завышенный уровень гормона в крови зависит от того, что поджелудочная вырабатывает достаточное количество инсулина, но он не способен работать как положено. Причины, по которым происходят такие процессы могут быть разными: стресс, усиленные физические нагрузки, заболевание поджелудочной железы, сахарный диабет.

Инсулин достаточно своеобразный гормон. При повышенном уровне инсулина в крови появляются такие симптомы: жажда, зуд кожи и слизистых, вялость, слабость, утомляемость, частое мочеиспускание, длительное не заживание ран на коже, повышенный аппетит при потере веса. Если концентрация инсулина в крови ниже нормы, это свидетельствует о том, что организм устал от длительных физических нагрузок или человек болен сахарным диабетом первого типа. Инсулин при сахарном диабете I типа занижен. Признаки низкого уровня гормона в крови могут быть такие же, как и при высоком, однако к ним добавляются: дрожь, сильное сердцебиение, бледность, беспокойство, раздражительность, обмороки, потливость и внезапное чувство голода.

Анализ на содержание инсулина в крови необходим для оценки работы поджелудочной железы, любой сбой в ее работе ведет к повышению или понижению уровня гормона в кровотоке. Для его определения в лабораторных условиях популярны два вида анализа.

Первый вид – это забор крови натощак, с последнего приема пищи должно пройти более 8 часов. И тогда уже точно можно определить его количество содержания в крови.

Второй вид анализа — это оральный глюкозотолерантный тест. Пациент выпивает натощак раствор глюкозы, 75 г глюкозы растворенной в 250 -300 мл воды, а через 2 часа кровь берется на анализ и определяется количество содержания сахара в крови. После чего делается вывод о количестве содержания инсулина в кровотоке.

Наиболее точный результат можно получить при сочетании этих двух видов анализа: утром натощак производится забор крови, после чего выпивают раствор глюкозы и через два часа проводят повторный забор. Результаты двух этих анализов дают более полную информацию о работе поджелудочной железы. Перед проведением тестирования желательно три дня соблюдать диету.

Определить уровень содержания глюкозы в организме можно и в домашних условиях, для этого необходим глюкометр. Это специальный прибор для определения количества сахара в крови, приобрести его можно в аптеке или в магазине медтехники.

Чтобы максимально точно измерить уровень сахара в крови нужно придерживаться некоторых правил:

• Замеры производятся НАТОЩАК.
• Перед использованием глюкометра необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией прибора, если возникли непонятные моменты, следует обратится за разъяснением к специалисту.
• Тщательно вымыть руки – это не только для дезинфекции, но дело в том, что механические движения улучшают циркуляцию крови в организме.
• Забор крови можно производить с подушечек трех пальцев: среднего, безымянного и мизинца. Чтобы уменьшить болезненные ощущения прокол рекомендуется делать не по центру подушечки, а немного сбоку. Если необходимо регулярно производить измерения уровня сахара, место прокола нужно менять, чтобы избежать воспаления или утолщения кожи. Первую капельку крови вытереть сухой ваткой, лишь только последующую каплю поместить на тестовую полоску. Полоску вставить в глюкометр и на дисплее появится результат анализа. По данным замера уже можно сделать вывод об уровне содержания инсулина в крови.

Роль инсулина в организме

Инсулин представляет собой гормон белковой природы, который синтезируется в особых клетках поджелудочной железы. В организме человека он играет одну из центральных ролей, влияя на обмен веществ почти во всех тканях человеческого организма. Инсулин усиливает образования молекул белков и жиров, подавляет активность некоторых ферментов для расщепления жиров на более мелкие структуры, но, пожалуй, главное действие инсулина состоит в его способности снижать количество глюкозы в крови.

Главным пусковым фактором для синтеза этого гормона является снижение уровня глюкозы в крови. В ответ на недостаток сахара, организм сигнализирует о необходимости срочного выброса в кровь гормона-инсулина.

Инсулин образуется и выделяется в кровь поэтапно. Вначале синтезируется его неактивная форма, а после ряда химических превращений в процессе созревания преобразуется в активную форму. Ученые давно доказали, что максимальная выработка инсулина происходит в ночные часы. В течение дня, когда человек бодрствует, этот процесс замедляется.

После синтеза гормона необходимо, чтобы он поступил в кровяное русло. Специальные клетки поджелудочной железы, которые именуются бета-клетками, содержат на себе рецепторы, чувствительные к изменению уровня сахара в крови. В ответ на сигнал о повышении уровня глюкозы, путем отщепления, из бета-клеток выделяется инсулин, поступающий таким путем в кровь.

Действие инсулина

Инсулин – универсальный гормон. Он охватывает все виды обмена веществ в организме. Основная роль инсулина в обмене углеводов связана с действием его на клетки-мишени и активация транспортировки в них избытка глюкозы, находящейся в крови.

Среди клеток организма наиболее чувствительными к инсулину являются клетки мышечной и жировой ткани, печень. Именно они максимально используют для работы весь отложенный инсулином сахар, а также «запасают» его на случай энергетического голода.

При этом глюкоза откладывается в виде особого вещества – гликогена. По мере надобности, глюкоза высвобождается из гликогена и поступает в кровеносную систему.

Другие эффекты инсулина также важны. Во-первых, он усиливает транспортировку в клетки аминокислот, которые являются строительными элементами белков, во-вторых, способствует поглощению клетками ионов калия, магния, фосфата, в-третьих, усиливает образование жирных кислот и последующую их мобилизацию в жировую ткань.

В противоположность действию инсулина, клетки поджелудочной железы вырабатывают гормон глюкагон, который, наоборот, повышает уровень глюкозы в крови. Аналогичными эффектами обладают адреналин — гормон стресса и глюкортикоиды – гормоны коры надпочечников.

В организме человека все эти процессы взаимосвязаны и любое отклонение от нормы может привести к неблагоприятным последствиям. Так, повышение глюкозы в крови (гипергликемия) является основой развития сахарного диабета, тяжелыми осложнениями которого может быть гипергликемическая кома и смерть. Хотя и противоположный этому процесс, гипогликемия, может иметь негативные последствия если человеку вовремя не была оказана медицинская помощь.

Заболевания, связанные с недостатком инсулина

К самым известным заболеваниям, связанным с недостаточностью выработки инсулина, является сахарный диабет. Он бывает двух типов.

Сахарный диабет первого типа (инсулинозависимый) развивается обычно в молодом возрасте, причиной его является сбой в работе поджелудочной железы с нарушением выработки инсулина, и как следствие, повышения уровня глюкозы в крови. Люди с этим типом сахарного диабета вынуждены пожизненно вводить себе инсулин, чтобы не допускать повышения уровня глюкозы в крови;

При втором типе сахарного диабета (инсулинонезависимом), инсулин в клетках поджелудочной железы вырабатывается в достаточном количестве, но клетки-мишени теряют чувствительность к нему и не могут «забирать» излишки глюкозы про запас. Чаще таким типом заболевания страдают лица с ожирением, старше 40 лет. Такие больные вынуждены принимать препараты, стимулирующие рецепторы клеток-мишеней и делающие их чувствительными к инсулину.