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.
Проводимые во всех регионах мира исследования с участием людей, перешагнувших столетний рубеж, показывают, что долголетию сопутствует нормальный уровень инсулина в организме. Роль инсулина в организме человека огромна. Всех долгожителей объединяет одна общая черта - относительно низкий для их возраста уровень сахара и триглицеридов в крови. Роль инсулина в организме очень важна.
Роль инсулина в организме человека
В ответ на повышение уровня сахара в крови организм вырабатывает инсулин в организме, чтобы перенести его в жировые ткани, где он будет храниться в форме гликогена. Как только накапливается необходимое количество гликогена, лишний сахар начинает откладываться в виде насыщенных жиров.
Мы привыкли думать о роли инсулина в организме в связи с сахаром крови. Однако одна из главных его функций состоит в выведении глюкозы из крови и доставке ее в мышцы, где она превращается в энергию. Кроме того, инсулин в организме отвечает за сохранение в клетках питательных веществ, например магния. Теряя к нему чувствительность, клетка начинает испытывать дефицит этого минерала, а также других важных микроэлементов.
Когда повышается содержание сахара в крови, клеточной мембране предстоит выбрать, какое вещество пропустить внутрь: глюкозу или витамин С. Витамин С необходим для укрепления белых кровяных телец, уничтожающих бактерии, вирусы и раковые клетки (этот процесс называется фагоцитозом), но в организме он не вырабатывается, поэтому должен поступать с пищей и накапливаться в клетках. Чем больше в крови глюкозы, тем меньше витамина С попадает в клетки иммунной системы, поскольку глюкоза в большинстве случаев имеет преимущество. Этот эффект наблюдается даже при незначительном ее избытке. При уровне сахара в крови 6,6 ммоль/л снижается на 75 % фагоцитарный показатель (среднее число микробов, поглощенное одной фатоцитирующей клеткой крови). Нормальный уровень сахара - от 3,3 до 5,5 ммоль/л. Чем больше его в крови, тем выше восприимчивость организма к бактериальным и вирусным инфекциям, а также к онкологическим заболеваниям, тем больше вероятность развития воспалительных процессов, способствующих преждевременному старению.
Продукты, повышающие уровень сахара и инсулина в организме
Употребление в пищу сахара или продуктов, быстро расщепляющихся до глюкозы (имеющих высокий гликемический индекс), таких как сладости, алкоголь, сдоба, макароны, картофель или белый рис, вызывает повышение уровня сахара в крови. Избыток в рационе продуктов, богатых углеводами, особенно рафинированными, заставляет поджелудочную железу вырабатывать инсулин и выбрасывать его в кровь, как правило, в слишком большом количестве. Это вызывает перепады уровня сахара, что чревато развитием резистентности к инсулину. Можно сказать, что с этого этапа процесс старения начинает развиваться ускоренными темпами. Теперь вы должны понимать, почему так важно нормализовать и сохранять стабильным уровень сахара в крови, потребляя как можно меньше перечисленных выше продуктов или вообще исключив их из своего рациона.
Белковый гормон инсулин - важнейший элемент метаболических процессов во всех тканях человеческого организма, выполняющий такую значимую функцию, как уменьшение концентрации глюкозы в крови. Однако, функциональные возможности инсулина очень многогранны, поскольку он затрагивает все виды обменных процессов в организме человека и не ограничивается одной лишь регулировкой углеводного баланса. Нарушение выработки инсулина и его воздействия на ткани, являются основополагающими факторами развития опасного патологического состояния – .
Основной предпосылкой к синтезу и секреции инсулина в клетках является увеличение показателей глюкозы в крови. Помимо этого, дополнительным физиологическим стимулом выделения инсулина служит сам процесс принятия пищи, причём не только глюкозосодержащих, углеводных продуктов питания.
Синтез инсулина
Биосинтез этого белкового гормона - сложный процесс, имеющий ряд непростых биологических этапов. Прежде всего, в организме формируется неактивная форма белковой молекулы инсулина, которая носит название проинсулин. Этот прогормон, предшественник инсулина, является важным показателем функциональности поджелудочной железы. Далее, в процессе синтеза, после ряда химических преобразований, проинсулин приобретает активную форму.
Выработка инсулина у здорового человека осуществляется на протяжении всего дня и ночи, однако наиболее значительная продукция этого пептидного гормона наблюдается сразу после утреннего приёма пищи.
Секреция
Инсулин, как биологически активный элемент, вырабатываемый поджелудочной железой, усиливает свою секрецию вследствие следующих процессов:
- Повышенное содержание сахара в сыворотке крови на этапе развития сахарного диабета. В последующем, падение инсулина будет прямо пропорционально росту сахара.
- Высокий коэффициент свободных жирных кислот. На фоне стойкого увеличения жировой массы организма (ожирения), происходит значительное нарастание количества свободных жирных кислот в крови. Данные процессы имеют пагубное воздействие на здоровье человека, провоцируют избыточную секрецию сахаропонижающего гормона, повреждают клеточную структуру тканей, способствуют развитию опасных патологий.
- Влияние аминокислот, преимущественно аргинина и лейцина. Эти органические соединения стимулируют выработку инсулина из поджелудочной железы. Чем больше аминокислот в организме – тем больше инсулина высвобождается.
- Увеличенные показатели кальция и калия. Повышенная концентрация данных веществ увеличивает секрецию белково-пептидного гормона, который высвобождается в связи с резким изменением условий биологической среды.
- Воздействие гормонов, производимых клетками пищеварительной системы и поджелудочной железы. К таким гормонам относятся: гастрин, холецистокинин, секретин и прочие. Эти активные вещества приводят к умеренному увеличению секреции инсулина и вырабатываются клетками желудка, сразу после принятия пищи.
- Кетоновые тела - химические соединения, образованные печенью и являющиеся промежуточными продуктами метаболических процессов: углеводного, белкового и жирового. Превышение показателей этих веществ в организме, свидетельствует о патологическом нарушении в обмене веществ и, как следствие, дополнительной секреции инсулина.
Гормоны стресса, такие как адреналин, норадреналин и кортизол, провоцируют значительный выброс инсулина в кровь. Эти активные вещества внутренней секреции вырабатываются во время острого перенапряжения, с целью мобилизации организма.
Стрессовые процессы протекают на фоне резкого скачка показателей сахара в крови, что является непосредственным условием выживания организма в опасных ситуациях. Существует понятие – стрессорная гипергликемия, гормональная реакция, которая характеризуется увеличением концентрации глюкозы в крови, в период сильных нервных расстройств.
Симптоматика этого состояния:
- Сильное чувство жажды.
- Частые позывы к мочеиспусканию.
- Головные боли и потеря концентрации внимания.
- Чувство сильного переутомления.
- Появление «звёздочек» перед глазами.
В терапии гипергликемии, приоритетное значение уделяется тщательному контролю за показателями глюкозы, при помощи специального аппарата, и строгому соблюдению лечебной диеты. Также, врачом назначаются лекарственные медикаменты, понижающие глюкозу в кровотоке.
Гипогликемия
Патологический процесс, протекающий на фоне падения глюкозного содержания в кровотоке. При этом все системы человеческого организма страдают от энергетического голодания, но в большей степени нарушается деятельность мозга. Гипогликемия может появляться по ряду причин: избыточное выделение инсулина в поджелудочной железе, высокое содержание инсулина в организме, расстройство углеводного обмена в печени или сбои в работе надпочечников.
Стандартные проявления гипогликемии:
- Повышенное чувство тревожности и беспокойства.
- Болезненные ощущения в голове, пульсация.
- Нервозность и раздражительность.
- Постоянное чувство голода.
- Чувство жжения и дискомфорта в подложечной зоне.
- Дрожание мышц.
- Аритмия и тахикардия.
После стандартного принятия пищи происходит ощутимое увеличение показателей сахара, в то время как, поджелудочная железа не способна высвобождать инсулин, что характерно для высокого уровня глюкозы. Вследствие этого процесса ослабевает клеточная чувствительность, ответственная за распознавание сахаропонижающего гормона. Это состояние именуется как инсулинорезистентность, устойчивость клеточной оболочки к влиянию инсулина.
Диагностика
Для выявления заболевания проводятся следующие исследования:
- Лабораторный анализ крови на глюкозу.
- Определение уровня гликозилированного гемоглобина. Его показатели сильно превышены у лиц, страдающих диабетом.
- Тест на толерантность к глюкозе.
- на сахар и кетоновые соединения.
Несвоевременное проведение диагностических мероприятий и отсутствие должного лечения диабета 2 типа, может привести больного к серьёзным осложнениям, часто имеющим скрытое развитие. К наиболее распространённым осложнениям относятся: развитие дисфункции почек, завышенные показатели артериального давления (гипертония), нарушение зрительной функции и катаракта, поражение тканей нижних конечностей и образование язв.
Видео: Зачем нужен инсулин и как работает?
Важно понимать всю серьёзность этого заболевания эндокринной системы и постараться предотвратить развитие недуга, посредством ранней диагностики, грамотной схемы лечения и соблюдения строгих диетических рекомендаций. В противном случае, патологические процессы сахарного диабета могут привести к необратимым последствиям для здоровья человека.
Каждый знает, что инсулиновый препарат вводят больным сахарным диабетом. А что это за вещество? Для чего нужен инсулин и как он влияет на организм? Откуда он берется в нашем теле? Все об инсулине попытаемся рассказать в данной статье.
Инсулиновый препарат это что?
Что такое вещество инсулин? Инсулин это важный гормон. В медицине гормонами называются вещества, их молекулы, которые выполняют в организме функции связи между органами, способствуют обмену веществ. Как правило, вырабатываются эти молекулы различными железами.
Инсулин у человека, зачем он нужен? Роль инсулина в организме человека весьма существенна. В нашем организме все продумано до мелочей. Многие органы выполняют сразу несколько функций. Каждое вещество выполняет важные задачи. Без любого из них нарушается самочувствие и здоровье человека. Гормон инсулин поддерживает нормальное содержание глюкозы. Глюкоза необходима человеку. Она является основным источником энергии, обеспечивает возможность человека совершать физическую и умственную работу, дает возможность органам тела выполнять свои задачи. Исчерпывается ли функция инсулина в нашем организме только этим? Давайте разбираться.
Основанием гормона является белок. Химическая формула гормона определяет, на какие органы он будет влиять. По кровеносной системе гормоны проникают в нужный орган.
Строение инсулина основано на том, что это пептидный гормон, состоящий из аминокислот. Молекула включает в себя 2 полипептидные цепи - A и B. У цепи A аминокислотный остаток 21, у цепи B - 30. Знание структуры гормона позволило ученым создать для борьбы с диабетом.
Где вырабатывается гормон?
Какой орган вырабатывает инсулин? Выработка человеческого гормона инсулина осуществляется поджелудочной железой. Та часть железы, которая ответственна за гормоны, называется островками Лангерганса-Соболева. Эту железу включают в пищеварительную систему. В поджелудочной железе вырабатывается пищеварительный сок, который участвует в переработке жиров, белков и углеводов. Работа железы состоит в:
- выработке ферментов, с помощью которых усваивается пища;
- нейтрализации кислот, содержащихся в перевариваемой пище;
- снабжении организма необходимыми веществами (внутренняя секреция);
- переработке углеводов.
Поджелудочная железа самая крупная из всех желез человека. По функциям она делится на 2 части - большая часть и островки. Большая часть участвует в пищеварительном процессе, островками вырабатываются описываемый гормон. Так же островками кроме искомого вещества вырабатывается глюкагон, который тоже регулирует поступление глюкозы в кровь. Но если инсулин ограничивает сахаросодержание, то гормоны глюкагон, адреналин и соматотропин увеличивают его. Искомое вещество в медицине называют гипогликемическим. Это иммунореактивный инсулин (ИРИ). Теперь понятно, где вырабатывается инсулин.
Работа гормона в организме
Поджелудочная железа направляет инсулин в кровь. Инсулин человеческий снабжает клетки организма калием, рядом аминокислот и глюкозой. Он регулирует углеводный обмен, снабжает все наши клетки необходимым питанием. Влияя на углеводный обмен, он регулирует и метаболизм белков и жиров, поскольку при нарушении метаболизма углеводов страдают и другие обменные процессы.
Как действует инсулин? Действия инсулина на наш организм заключаются в том, что он влияет на большинство вырабатываемых организмом ферментов. Но все же, основная его функция - поддержка уровня глюкозы в пределах нормы. Глюкоза является источником энергии человека и отдельных его органов. Иммунореактивный инсулин помогает ей усвоиться и преобразоваться в энергию. Функции инсулина можно определить следующим перечнем:
- Он содействует проникновению глюкозы в клетки мышц и жировых тканей и аккумулированию глюкозы на клеточном уровне.
- Он увеличивает пропускаемость мембран клеток, что способствует проникновению в клетки нужных веществ. Молекулы, которые наносят вред клетке, выводятся через мембрану.
- Благодаря этому гормону в клетках печени и в мышцах появляется гликоген.
- Гормон поджелудочной железы способствует процессу, в котором образуется белок и накапливает их в организме.
- Он способствует жировым тканям в получении глюкозы и преобразовании ее в запасы жира.
- Помогает ферментам усилить разрушение молекул глюкозы.
- Мешает другим ферментам, которые стремятся разложить жиры и полезный организму гликоген.
- Способствует синтезу рибонуклеиновой кислоты.
- Помогает образованию гормона роста.
- Препятствует образованию кетоновых тел.
- Подавляет расщепление липидов.
Действие инсулина распространяется на каждый обменный процесс организма. Основные эффекты инсулина заключаются в том, что он один противостоит гипергликемическим гормонам, которых у человека намного больше.
Как происходит образование гормона
Механизм действия инсулина следующий. Инсулин вырабатывается при повышении концентрации в крови углеводов. Любая съеденная нами пища, попав в пищеварительную систему, запускает выработку гормона. Это может быть белковая или жировая пища, а не только углеводная. Если человек плотно покушал, содержание вещества повышается. После голодания его уровень падает.
Еще инсулин в организме человека вырабатывается благодаря другим гормонам, а также некоторым веществам. К ним относятся калий и необходимый для здоровья костей кальций. Ряд жирных аминокислот тоже стимулируют выработку гормона. Обратное действие оказывает соматотропин, который способствует росту человека, и в какой-то степени соматостатин.
Достаточно ли у человека инсулина, это можно определить, сделав анализ венозной крови на количество глюкозы. В моче глюкозы быть не должно, иные результаты говорят о заболевании.
Нормальный уровень глюкозы, его превышение и снижение
Кровь «на сахар», как повелось говорить, сдают утром натощак. Нормой количества глюкозы считается от 4,1 до 5,9 ммоль/л. У малышей она ниже - от 3,3 до 5,6 ммоль/л. У пожилых людей сахара больше - от 4,6 до 6,7 ммоль/л.
Чувствительность к инсулину у всех разная. Но, как правило, превышение уровня сахара свидетельствует о недостатке вещества или о других патологиях эндокринной системы, печени, почек, о том, что не в порядке поджелудочная железа. Его содержание увеличено при инфаркте и инсульте.
О патологиях перечисленных органов может говорить и снижение показателя. Мало глюкозы бывает у пациентов, злоупотребляющих алкоголем, у подвергающихся слишком большим физическим нагрузкам, у увлекающихся диетами, у голодающих людей. Снижение содержания глюкозы может говорить о нарушении обмена веществ.
Недостаток гормона можно определить до обследования по характерному запаху ацетона изо рта, который возникает из-за кетоновых тел, не подвергающихся подавлению с помощью этого вещества.
Уровень гормона в организме
Инсулин в крови по количеству не отличается у детей и взрослых. Но на нее оказывает влияние прием разнообразной пищи. Если пациент ест много углеводных продуктов, содержание гормона увеличивается. Поэтому анализ на инсулин в крови лаборант делает после не менее 8-часового воздержания от приема пищи пациентом. Перед анализом нельзя колоть себе гормон, иначе исследование будет не объективно. Тем более, что чувствительность к инсулину может подвести пациента.
Повышенное содержание гормона
Действие инсулина на человека зависит от его количества в крови. Превышение гормоном нормы может говорить о:
- Наличии инсулиномы - новообразования на островках поджелудочной железы. Значение наличия глюкозы в этом случае понижено.
- Заболевании инсулиннезависимым сахарным диабетом. В этом случае постепенно начинается уменьшение уровня гормона. А количество сахара - расти.
- Ожирении пациента. Тут трудно отличить причину от следствия. Вначале повышенный гормон способствует откладыванию жиров. Он повышает аппетит. Затем ожирение способствует повышению содержания вещества.
- Заболевание акромегалией. Оно заключается в нарушении функций передней доли гипофиза. Если человек здоров, то понижение содержания гормона вызывает рост содержания соматотропина. При акромегалии такого не происходит. Хотя надо делать скидку на разную чувствительность к инсулину.
- Появление синдрома Иценко-Кушинга. Это состояние, при котором отмечается повышение содержания в организме глюкокортикоидных гормонов надпочечников. При нем увеличивается пигментация кожи, усиливаются белковый и углеводный обмены, снижается жировой обмен. При этом из организма выводится калий. Повышается артериальное давление и происходит множество других неприятностей.
- Проявлении дистрофии мышц.
- Беременности, протекающей с повышением аппетита.
- Непереносимость фруктозы и галактозы.
- Болезни печени.
Снижение гормона в крови говорит о сахарном диабете 1 или 2 типа:
- 1-ый тип диабета - выработка инсулина в организме понижена, уровень глюкозы повышен, наблюдается присутствие сахара в моче.
- 2-ой тип - гормон повышен, глюкоза в крови тоже выше нормы. Это происходит, когда организм теряет чувствительность к инсулину, как бы не замечает его присутствия.
Сахарный диабет - грозное заболевание, когда у человека нет энергии для функционирования всех органов в штатном режиме. Болезнь распознать просто. Врач обычно назначает комплексное лечение - лечит поджелудочную железу, которая не справляется со своими функциями, и одновременно искусственно повышает уровень гормона в крови с помощью инъекций.
При диабете 2-го типа падает чувствительность к инсулину, а повышенный показатель может привести к образованию холестериновых бляшек в сосудах ног, сердца и мозга. При нем повреждаются нервные волокна. Человеку грозит слепота, инсульт, инфаркт, почечная недостаточность, необходимость ампутировать ногу или руку.
Виды гормона
Влияние инсулина на организм используется при врачевании. Лечение при сахарном диабете назначает врач после исследования. Какой тип диабета поразил больного, какие у него есть личные особенности, аллергия и непереносимость лекарственных препаратов. Зачем нужен инсулин при диабете, понятно - снизить уровень глюкозы.
Типы инсулинового гормона, которые назначают при диабете:
- Быстродействующий инсулин. Его действие начинается через 5 минут после инъекции, но быстро заканчивается.
- Короткий. Что это такое за гормон? Он начинает действовать позже - через полчаса. Но помогает в течение более длительного времени.
- Средней длительности. Определяется по воздействию на больного сроком около полусуток. Часто его вводят вместе с быстрым, чтобы больной сразу почувствовал облегчение.
- Длинного действия. Этот гормон действует в течение суток. Его вводят с утра на голодный желудок. Тоже часто применяют вместе с гормоном быстрого действия.
- Смешанный. Он получается путем перемешивания гормона быстрого действия и среднего действия. Предназначен для людей, которые затрудняются сами смешать 2 гормона разного действия в нужной дозировке.
Как работает инсулин, мы рассмотрели. Каждый человек по-разному реагирует на его инъекцию. Это зависит от системы питания, занятий физкультурой, от возраста, пола, сопутствующих заболеваний. Поэтому больной сахарным диабетом должен находиться под непрерывным наблюдением врача.
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).