Co dělá inzulín

Inzulín je hlavním lékem pro léčbu pacientů s diabetem 1. typu. Někdy se také používá ke stabilizaci stavu pacienta a zlepšení jeho pohody u druhého typu onemocnění. Tato látka je svým charakterem hormon, který je schopen v malých dávkách ovlivnit metabolismus sacharidů. Normálně pankreas produkuje dostatečné množství inzulínu, který pomáhá udržovat fyziologickou hladinu cukru v krvi. Ale s vážnými endokrinními poruchami se inzulínové injekce často stávají jedinou šancí pomoci pacientovi. Bohužel, nemůže být užíván orálně (ve formě tabletek), protože je v trávicím traktu zcela zničen a ztrácí svou biologickou hodnotu.

Možnosti inzulínu pro použití v lékařské praxi

Mnoho diabetiků se asi jednou zajímalo, co dělá inzulín, který se používá pro lékařské účely? V současné době je tento lék nejčastěji získáván pomocí genetického inženýrství a biotechnologií, ale někdy je získáván ze surovin živočišného původu.

Léčiva pocházející ze surovin živočišného původu

Získání tohoto hormonu z pankreatu prasat a skotu je stará technologie, která se dnes používá jen zřídka. To je způsobeno nízkou kvalitou medikace, její tendencí vyvolat alergické reakce a nedostatečným stupněm čištění. Faktem je, že jelikož je hormon proteinovou látkou, sestává ze specifické sady aminokyselin.

Na počátku a v polovině 20. století, kdy podobné drogy neexistovaly, se i takový inzulin stal průlomem v medicíně a umožnil léčbu diabetiků na novou úroveň. Hormony získané touto metodou, snížené hladiny cukru v krvi, nicméně, zatímco oni často způsobili vedlejší účinky a alergie. Rozdíly ve složení aminokyselin a nečistot v léku ovlivnily stav pacientů, což bylo patrné zejména u zranitelnějších kategorií pacientů (dětí a starších osob). Dalším důvodem špatné tolerance tohoto inzulínu je přítomnost jeho neaktivního prekurzoru v léku (proinzulinu), který se v této variantě léku nemohl zbavit.

V současné době existují zlepšené insuliny prasat, které nemají tyto nevýhody. Získávají se z pankreatu prasete, ale poté se podrobí dalšímu zpracování a čištění. Jsou vícesložkové a obsahují ve svých složkách pomocné látky.

Takové léky jsou pacienty mnohem lépe snášeny a prakticky nezpůsobují nežádoucí účinky, neinhibují imunitní systém a účinně snižují hladinu cukru v krvi. Dnes, hovězí inzulín není používán v medicíně, protože jeho cizí struktury, to nepříznivě ovlivní imunitní a jiné systémy lidského těla.

Geneticky upravený inzulín

Lidský inzulín, který se používá pro diabetiky, se vyrábí v průmyslovém měřítku dvěma způsoby:

  • použitím enzymatického ošetření vepřového inzulínu;
  • použitím geneticky modifikovaných kmenů Escherichia coli nebo kvasinek.

S fyzikálně-chemickou změnou molekuly prasečího inzulínu působením speciálních enzymů se stávají identickými s lidským inzulínem. Aminokyselinové složení výsledného přípravku se neliší od složení přírodního hormonu, který je produkován u lidí. Ve výrobním procesu se lék podrobuje vysoké clearance, proto nezpůsobuje alergické reakce a další nežádoucí projevy.

Nejčastěji se však inzulín získává z modifikovaných (geneticky modifikovaných) mikroorganismů. Bakterie nebo kvasinky využívající biotechnologické metody jsou modifikovány tak, že mohou produkovat inzulín sám.

Existují 2 způsoby získání tohoto inzulínu. První z nich je založen na použití dvou různých kmenů (druhů) jediného mikroorganismu. Každý z nich syntetizuje pouze jedno vlákno molekuly hormonu DNA (z nich jsou dvě a spirálovitě kroucené). Pak jsou tyto řetězce spojeny a ve výsledném roztoku je již možné oddělit aktivní formy inzulínu od těch, které nemají žádný biologický význam.

Druhá metoda získávání léků pomocí Escherichia coli nebo kvasinek je založena na skutečnosti, že mikrob produkuje nejprve neaktivní inzulín (tj. Jeho předchůdce je proinzulin). Tato forma se pak enzymatickou léčbou aktivuje a používá v medicíně.

Všechny tyto procesy jsou obvykle automatizované, vzduch a všechny kontaktní povrchy s ampulemi a lahvičkami jsou sterilní a linie se zařízením jsou utěsněny.

Metody biotechnologie umožňují vědcům přemýšlet o alternativních řešeních problému diabetu. Například se provádějí preklinické studie produkce umělých beta buněk pankreatu, které lze získat metodami genetického inženýrství. Snad v budoucnu budou využity ke zlepšení fungování tohoto orgánu u nemocné osoby.

Další komponenty

Výroba inzulínu bez pomocných látek v moderním světě je téměř nemožné si představit, protože mohou zlepšit jeho chemické vlastnosti, prodloužit dobu působení a dosáhnout vysokého stupně čistoty.

Podle jeho vlastností mohou být všechny další složky rozděleny do následujících tříd:

  • prodlužovače (látky, které se používají k zajištění dlouhodobě působícího léku);
  • dezinfekční přísady;
  • stabilizátory, díky kterým je v roztoku léčiva udržována optimální kyselost.

Prodlužující přísady

Existují prodloužené inzulíny, jejichž biologická aktivita trvá 8 až 42 hodin (v závislosti na skupině léčiva). Tohoto účinku je dosaženo přidáním speciálních látek - prodlužovačů do injekčního roztoku. K tomuto účelu se nejčastěji používá jedna z těchto sloučenin:

Proteiny, které prodlužují účinek medikace, podléhají podrobnému čištění a jsou nízko-alergenní (například protamin). Soli zinku také nemají nepříznivý vliv na aktivitu inzulínu ani na zdraví člověka.

Antimikrobiální složky

Dezinfekční prostředky ve složení inzulínu jsou nezbytné, aby se při skladování a použití mnohonásobně nezvyšovala mikrobiální flóra. Tyto látky jsou konzervační látky a zajišťují bezpečnost biologické aktivity léčiva. Kromě toho, pokud pacient injikuje hormon z jedné láhve jen sobě, může lék trvat několik dní. Vzhledem k vysoce kvalitním antibakteriálním složkám, nebude muset zlikvidovat nepoužitý lék z důvodu teoretické možnosti reprodukce mikrobů v roztoku.

Jako dezinfekční složky při výrobě inzulínu mohou být použity tyto látky:

Některé dezinfekční přísady jsou vhodné pro výrobu každého typu inzulínu. Jejich interakce s hormonem musí být zkoumána ve stadiu preklinického testování, protože konzervační látka by neměla narušovat biologickou aktivitu inzulínu nebo nějak jinak negativně ovlivňovat jeho vlastnosti.

Použití konzervačních látek ve většině případů vám umožňuje zadat hormon pod kůži bez předchozího ošetření alkoholem nebo jinými antiseptiky (výrobce to obvykle uvádí v návodu). To zjednodušuje podávání léčiva a snižuje počet přípravných postupů před injekcí samotnou. Toto doporučení však funguje pouze tehdy, je-li roztok aplikován pomocí jednotlivé injekční stříkačky s tenkou jehlou.

Stabilizátory

Stabilizátory jsou potřebné pro udržení pH roztoku na předem stanovené úrovni. Úroveň kyselosti závisí na bezpečnosti léku, jeho aktivitě a stabilitě jeho chemických vlastností. Při výrobě injekčního hormonu pro diabetiky se pro tento účel běžně používají fosfáty.

Pro inzulín se zinkem nejsou vždy nutné stabilizátory roztoku, protože kovové ionty pomáhají udržovat potřebnou rovnováhu. Pokud se stále používají, pak místo fosfátů používají jiné chemické sloučeniny, protože kombinace těchto látek vede ke srážení a nevhodnosti léčiva. Důležitou vlastností všech stabilizátorů je bezpečnost a neschopnost vstoupit do jakékoliv reakce s inzulínem.

Výběr injekčních léčiv pro diabetes pro každého konkrétního pacienta by měl být vyřešen kompetentním endokrinologem. Úkolem inzulínu není pouze udržovat normální hladinu cukru v krvi, ale také neubližovat jiným orgánům a systémům. Léčivo musí být chemicky neutrální, nízko-alergenní a výhodně cenově dostupné. Rovněž je velmi výhodné, když vybraný inzulín může být míchán s ostatními verzemi po celou dobu působení.

Chemist Handbook 21

Chemie a chemická technologie

Inzulinové složení

Nejdůležitějším krokem v regulaci syntézy lipidů je aktivace citrátu acetyl-CoA - karboxylázy (kap. 8, oddíl B, 2 obr. 11-1). Kromě toho je syntéza a rozklad triglyceridů, které se hromadí v játrech a tukové tkáni, pod komplexní hormonální kontrolou. Adrenalin a glukagon, které stimulují tvorbu AMP, způsobují aktivaci lipáz, které tímto způsobem štěpí triglyceridy, mobilizují depa tuků. Na druhé straně inzulín přispívá k hromadění tuků, což je způsobeno nejen zvýšením aktivity enzymů lipogeneze, ale především ATP-dependentním enzymem štěpícím citrát [rovnice (7-70)], ale také inhibicí tvorby AMR a v důsledku toho inhibicí lipolýzy u klece. Konečně, lipoproteinová lipáza v séru. (také nazývaný zesvětlovací faktor) štěpí lipidy, které tvoří sérum lipoproteinů, v procesu jejich přenosu malými kapilárami. Mastné kyseliny uvolňované v tomto okamžiku vstupují do buněk, kde jsou opět inkorporovány do lipidové kompozice [44]. [p.556]

Peptidové hormony zahrnují inzulin produkovaný slinivkou břišní, regulující metabolismus sacharidů, tuků a proteinů, obsahující 51 aminokyselinových zbytků sekretinu, produkovaných v gastrointestinálním traktu, určujících sekreční funkci gastrointestinálního traktu, obsahující 21 aminokyselinových zbytků v předním laloku hypofýzy, produkujících adrenokortikální tikotropin (34 aminokyselin), kontrolující aktivitu kůry nadledvin, prolaktinu (198 aminokyselin), ovlivňující růst mléčných žláz a sekreci mléka v zadním laloku hypofýzy vzniká vazopresin (9 aminokyselin), který působí jako diuretikum a vazokonstriktor a oxytocin (9 aminokyselin), stimulující kontrakci hladkých svalů. Jedná se pouze o ilustrativní seznam hormonů peptidové struktury - je jich podstatně více, mnoho z nich není zcela pochopeno, a to jak z hlediska struktury, tak funkčnosti. Je obzvláště důležité a problematické zkoumat souvislosti jejich struktury s aktivitou. Údaje o vztahu mezi strukturou a aktivitou někdy umožňují získat syntetické polypeptidy s aktivitou převyšující přirozenou aktivitu. Změnou složení aminokyselin neurofyfyzikálních hormonů (schéma 4.4.1) bylo získáno asi 200 analogů, z nichž jeden, [4-ThIg] -oxito-ching byl vysoce aktivní. [c.81]

Odhad molekulové hmotnosti inzulínového proteinu, pokud je známo, že se skládá ze šesti cysteinových zbytků a hmotnostní podíl síry je 3,3%. [c.395]

Zinek je důležitý pro všechny formy života. Je obsažen v organismech v relativně velkém množství, zejména v tkáních mořských živočichů. Zinek je nezbytný pro normální fungování buněčných systémů. Je součástí enzymu, který urychluje rozklad bikarbonátů v krvi, a tím poskytuje potřebnou rychlost procesům dýchání a výměny plynů. Zinek je také součástí hormonu inzulínu, který reguluje hladinu cukru v krvi. [c.421]

Experimenty s umělými genovými konstrukty tvořenými DNA segmenty různého původu odhalily existenci speciálního cis-působícího elementu regulace eukaryotického genu, nazývaného enhancer (enhancer) nebo transkripční aktivátor. Enhancery jsou reprezentovány krátkými DNA sekvencemi sestávajícími z jednotlivých prvků (modulů), včetně desítek nukleotidových párů. Moduly mohou být opakující se jednotky. Enhancer zvyšuje účinnost desítek nebo stokrát transkripce genů. Poprvé byly v genomech zvířat nalezeny enhancery virů obsahujících DNA (V40 a polyomas), kde poskytují aktivní transkripci virových genů. Vyjmuté z virových genomů a začleněné do umělých genetických konstruktů dramaticky zvýšily expresi řady buněčných genů. Později byly objeveny vlastní zesilovače eukaryotických buněk. Zvláštností zesilovačů je, že jsou schopny působit na velké vzdálenosti (více než 1000 bp) a bez ohledu na jejich orientaci vzhledem ke směru transkripce genu. Ukázalo se, že zesilovače mohou být umístěny jak na 5., tak na třetím konci DNA fragmentu včetně genu, stejně jako ve složení intronů (Obr. 112, a). Například byly identifikovány enhancery v oblasti 400 bp. před zahájením transkripce genů inzulínu a chymotripsinu krysy. V případě genu Drosophila alkoholdehydrogenázy byl zesilovač lokalizován při 2000 bp. před promotorem. Enhancery se nacházejí na 3-bocích genu kódujícího polypeptidový hormon-lidský placentární laktogen, stejně jako ve složení intronů imunoglobulinových genů a kolagenu. [c.203]


Celá řada proteinů je tvořena 20 různými aminokyselinami, pro každý protein je striktně specifická sekvence, ve které se zbytky jeho aminokyselin navzájem spojují. Nalezené metody pro objasnění této sekvence v rez.pstata již přesně stanovily strukturu řady proteinů. A nejpozoruhodnějším úspěchem v této oblasti bylo provedení syntézy z aminokyselin nejjednodušších proteinů, jak již bylo zmíněno, v 50. a 60. letech XX. Století, synteticky se získal hormon inzulín a enzym ribonukleáza. [c.586]

Dalším monosacharidem široce distribuovaným ve světě rostlin je fruktóza nebo ovocný cukr. Spolu s glukózou, fruktóza je obsažena ve sladkém ovoci, to je díl sacharózy disachcharide, inzulín polysacharid (hydrolýza latter je obvykle získán fruktosou). Včely z extraktů sladkých šťáv z květů z chemického hlediska proměňují v med, což je v podstatě směs glukózy a fruktózy. Tato směs je tvořena enzymatickou hydrolýzou sacharózy obsažené v šťávách sebraných včely. [c.303]

Jak je vidět z tabulky. 4, aminokyselinové složení různých proteinů se liší u některých proteinů, které obsahují větší množství kyseliny glutamové (kasein, inzulín), v jiných převládá glykokol (kolagen), jiné obsahují mnoho cystinu (vatový keratin) a v některých téměř žádné aminokyseliny obsahující síru (protamin) a atd. [p.35]

Na rozdíl od sacharidů je primární struktura proteinů přísně specifická pro každý typ organismu. Inzulinový protein, vytvořený z 51 zbytků stejné a různé a-aminokyseliny ve formě dvou řetězců spojených disulfidovým můstkem, má tedy nerovnoměrné složení u různých živočišných druhů. Tříčlenné jednotky ve specifickém místě molekuly inzulínu obsahují následující aminokyselinové zbytky v býčím alanin-serin-valinu v prasečím threonin-serin-isoleucinu na koni, threonin-glycin-isoleucin v ovčí alanin-glycin-valinu. [c.339]

Studie účinků záření na živou buňku mají mnohem delší historii než studium jejího působení na syntetické polymery. Co se týče blahobytu lidstva a zájmů vědy, první oblast je skutečně důležitější. Obě tyto oblasti znalostí jsou však založeny na stejných základních principech, zjevně spojených se stejnými základními reakcemi a ve skutečnosti představují jeden celek. Zde i zde je úkolem zjistit, jak se při ozařování vyskytují křížové vazby polymerních řetězců, jejich zničení a řada dalších reakcí. V živé buňce se zabýváme především molekulami proteinů a nukleových kyselin. Struktura a složení těchto polymerů je nám obecně známo, ale nejdůležitější otázky se stále vyhýbají našemu chápání. Dosud nevíme (s výjimkou jediného případu inzulínu) umístění strukturních jednotek - aminokyselin a nukleosidů. Ještě méně víme o tom, jak na ně záření působí a jak reakce vyvolané ozařováním, které v organismu způsobují fenomén radiační nemoci, stimulují destrukci tkání a jejich růst (obojí se může vyskytnout) a genové mutace. Je nejasné a velmi důležité je, jak malé dávky záření, nedostatečné k vyvolání znatelných účinků ve většině polymerů in vitro, mohou vytvořit velké změny v buňce nebo v těle jako celku, což vede k jejich smrti. Tyto otázky se staly velmi důležité od objevu rentgenových paprsků v roce 1895 a od roku 1896 radioaktivity (Wackerel) [c.8].


Když jsou aminokyseliny kombinovány v proteinovém řetězci, tvoří se peptidové vazby -NH-CO-. Na jednom konci řetězce je skupina -COO (C-terminus), na druhé skupina -Y Nz (S-terminus). Molekulové hmotnosti proteinů se značně liší - od několika desítek tisíc (ribonukleáz) až po několik milionů (hemocyaniny). Charakteristické molekulové hmotnosti jednotlivých polypeptidových řetězců, které tvoří molekulu proteinu, jsou řádově 20 000, což odpovídá přibližně 150-180 aminokyselinových zbytků (průměrná molekulová hmotnost aminokyselinového zbytku je 117). V zavedené terminologii nejsou molekuly obsahující méně než 100 aminokyselinových zbytků nazývány proteiny, ale polypeptidy. Jedná se o některé hormony, jako je inzulin, adrenokortikotropin (viz str. 74). Polypeptidy se také často nazývají syntetické polyaminokyseliny a jejich deriváty. [c.68]

Frukto 1a by bylo zvláště výhodné pro diabetiky. Je nezbytné pečlivě sledovat obsah cukru v potravinách, protože jeho glukóza onn nemůže trávit inzulín. A pro vstřebávání fruktózy inzulín není potřeba. [c.144]

Urea tvoří většinu organické hmoty v moči. Průměrně se asi 30 g močoviny (od 12 do 36 g) vylučuje denně močí dospělého. Celkové množství dusíku vylučovaného močí denně se pohybuje v rozmezí od 10 do 18 g, u smíšených potravin představuje podíl močovinového dusíku 80 až 90%. Množství močoviny v moči se obvykle zvyšuje konzumací potravin bohatých na bílkoviny pro všechna onemocnění doprovázená zvýšeným odbouráváním tkáňových proteinů (horečnaté stavy, nádory, hypertyreóza, diabetes, atd.) A také při užívání některých léků. ). Obsah močoviny vylučované močí se snižuje se závažnými jaterními lézemi (játra jsou hlavním místem syntézy močoviny v těle), onemocněním ledvin (zejména s poruchou renální filtrační kapacity), stejně jako při užívání inzulinu atd. [P.619]

V důsledku stanovení koncových skupin velkého počtu proteinů bylo zjištěno, že mnoho jednoduchých proteinových sloučenin obsahuje řetězce obsahující více než 100 aminokyselin. V tomto ohledu, řetězce molekuly inzulínu, [c.164]

Zinek - prvek, jehož hodnota je dána tím, že je součástí hormonu inzulínu, který se podílí na metabolismu sacharidů, a mnoha důležitých enzymů. Nedostatek zinku u dětí zpomaluje růst a sexuální vývoj. [c.70]

Inzulín je jednoduchý protein (str. 297). Složení jeho molekul je vyjádřeno vzorcem C Nd BbyO szv, mol. Molekuly inzulínu B jsou dva polypeptidové řetězce spojené dvěma disulfidovými vazbami (str. 292). Jeden z řetězců sestává z 21, druhý - 30 aminokyselinových zbytků. Inzulín tedy obsahuje 51 aminokyselinových zbytků. Je přesně stanovena posloupnost spojení aminokyselinových vazeb mezi sebou. [c.293]

Vazba na dinitrofenylovou skupinu je rezistentní vůči kyselině, a proto "po úplné kyselé hydrolýze značeného peptidu byla uvolněna dinitrofenylovaná aminokyselina (sloučenina se žlutou barvou), která byla dříve na N-konci řetězce, a navíc Sanger používal značené e-aminoskupiny lysinových zbytků. Částečná kyselá hydrolýza značených peptidů v tomto případě vedla k tvorbě malých fragmentů, pro které bylo potom stanoveno složení aminokyselin. Nakonec Sanger složil fragmenty výsledné aminokyseliny mozaika a vytvořila sekvenci dvou řetězců inzulínové molekuly obsahující 21 a 30 zbytků a propojených v jedné molekule disulfidovými můstky (Obr. 4-13). V posledních letech se místo fluorinitrobenzenu používá častěji dansyl- [p.175]

Fruktóza (ovocný cukr, levulosa) ve volném stavu se nachází v zelených částech rostlin, nektaru květin, semen, medu. Je součástí sacharózy, tvoří polysacharid s vysokou molekulovou hmotností. Kvašený kvasinkami. Získává se ze sacharózy, inzulínu, přeměny jiných monóz biotechnologickými metodami. [c.45]

Příznivá okolnost byla absence tryptofanu a methioninu, které se rozkládají během oxidace proteinu kyselinou mravenčí. Výše uvedená aminokyselinová sekvence byla stanovena pro hovězí inzulín. V případě insulinu prasat a ovcí bylo složení a aminokyselinová sekvence hlavní frakce fenylalaninu podobná, zatímco kyselá frakce měla v polohách od 8 do 10 sekvenci tre - seru, pro inzulin prasat a ala - glu (KNZ) - v. u ovcí inzulínu [24]. [c.411]

Zbytky přírodních proteinů, které tvoří skupinu asi 20 aminokyselin, mají konfiguraci I (/ ec>), s výjimkou glycinu, ve kterém R = H (Sanger a Smith uvádějí tyto kyseliny a zkratky [1785]). Je zřejmé, že oddělené kyseliny d (elect / go) jsou součástí některých nižších organismů. Nebudeme se zde zabývat d-kyselinami, i když jsou obzvláště zajímavé. To vyplývá zejména z výsledků studia optické aktivity syntetických polypeptidů. Proteiny se skládají převážně ze tří nebo čtyř různých zbytků, ale v menším množství do molekuly vstupuje i dalších patnáct nebo více dalších kyselin. Nejjednodušší protein, inzulín, sestává z 106 aminokyselinových jednotek, hemoglobin - ven 580. [c.254]

Glukagon byl poprvé objeven v komerčních inzulinových přípravcích již v roce 1923, ale až v roce 1953 tento maďarský biochemik F. Straub obdržel tento hormon v homogenním stavu. Glukagon je syntetizován hlavně v a-buňkách pankreatických ostrůvků slinivky břišní, stejně jako v řadě střevních buněk (viz níže). Je reprezentován jedním lineárně umístěným polypeptidovým řetězcem, který obsahuje 29 aminokyselinových zbytků v následujícím pořadí [p.271]

Poslední čtyři proteiny uvedené v tabulce. 42, - hormony, ale není patrné. rozdíly v obsahu různých aminokyselin, s výjimkou thyroglo 5ulin, který se skládá z jodovaných aminokyselin. Inzulín má mnoho cysteinu a cystinu, ale v keratinu je mnoho. Je také známo, že složení aminokyselin vysoce specifických proteinů závisí na zdroji sekrece, jak bylo ukázáno například na inzulínu (Xcfenist, 1953). [c.656]

Výměnná aminová kyselina kódovaná L-T.. Zahrnut do téměř všech proteinů, zejména pepsinu a inzulínu. V živočišném organismu se nevratně tvoří z fenylalaninu. Z T. v těle se syntetizuje řada důležitých in-tyraminu a 3,4-dihydroxyfenylalaninu (prekurzory katecholaminů), jakož i dino-tyrosinu, z něhož vzniká hormon tyroxin. [c.589]

Nenahraditelná aminokyselina kódovaná F. se ve všech organismech setkává jako součást molekul proteinů, např. V oválném buminu, zeinu, fibrinu, inzulínu je hemoglobin součástí peptidů sladidel (viz Aspartam), somatostatinu a enkefalinu. Zůstatek D-F. vstupuje do gramicidinu S a některých dalších peptidů. [c.65]

Vzhledem k tomu, že molekula proteinu obsahuje aminokyselinové zbytky obsahující více než jednu karboxylovou nebo aminoskupinu, některé skupiny, které se neúčastní tvorby peptidové vazby, zůstávají volné nebo se používají k vytvoření můstků mezi lineárními řetězci. Například inzulínová molekula sestává ze čtyř chemicky vázaných polypeptidových řetězců. Vzhledem k dostupnosti volného nonogenic. kyselé nebo bazické skupiny proteinů jsou polyelektrolyty (přesněji polyamfolyty). [c.330]

Hlavní vědecké práce jsou věnovány chemii hormonů, vitamínů, antibiotik. Zkoumala se chemická struktura inzulínu. Ukázáno. že metionin hraje významnou úlohu v procesu označování. a složení molekul některých proteinů je nezbytné pro životně důležitou činnost organismu. Vyvinuté metody hydrolýzy, se kterými dešifroval strukturu oxytocie (1932) a va- [c.180]

Spolu s úspěchy v oblasti chem. analýza primární struktury B. významných úspěchů se nachází v organu. syntézy polypeptidů a B. dané struktury. Syntetický hormonální polypeptidy (včetně 25členného adrenokortikotropního hormonu) jsou široce používány jako terapeutická léčiva. Syntetizovaný přírodní adrenokortikotropní hormon sestávající z 39 aminokyselinových zbytků. Dva polypeptidy inzulínu a ribonukleázy, řez 124 aminokyselinových zbytků jsou součástí polypeptidového řetězce. Syntéza v pevné fázi je pozoruhodná, na jejímž základě můžete automatizovat proces získávání p, en. Viz strany, kde je zmíněn termín Inzulín. [p.270] [p.203] [p.234] [p.224] [c.395] [p.223] [c.410] [p.124] [p.430] [p.192]. [c.27] [p.75] Chemie organických léčiv (1949) - [c.423]

Co je inzulín vyrobený (výroba, výroba, výroba, syntéza)

Inzulín je životně důležitá droga, učinila skutečnou revoluci v životě mnoha lidí s diabetem.

V celé historii medicíny a farmacie 20. století je možné vyjmout snad jen jednu skupinu léků stejného významu - jedná se o antibiotika. Stejně jako inzulín velmi rychle vstoupili do medicíny a pomohli zachránit mnoho lidských životů.

Den boje proti diabetes mellitus se každoročně slaví z iniciativy Světové zdravotnické organizace, počínaje rokem 1991, k narozeninám kanadského fyziologa F. Bantinga, který společně s JJ McLeodem objevil hormon inzulín. Podívejme se na to, jak se tento hormon vyrábí.

Jaký je rozdíl mezi inzulínovými přípravky?

  1. Stupeň čištění.
  2. Zdrojem získávání je vepřové, hovězí, lidský inzulín.
  3. Další složky obsažené v roztoku léčiva - konzervační látky, prodloužení účinku a další.
  4. Koncentrace.
  5. pH roztoku.
  6. Možnost míchání léků krátkého a dlouhodobého působení.

Inzulín je hormon, který je produkován speciálními buňkami pankreatu. Jedná se o dvouvláknový protein obsahující 51 aminokyselin.

Na světě se ročně spotřebuje přibližně 6 miliard jednotek inzulínu (1 jednotka je 42 mikrogramů látky). Produkce inzulínu je high-tech a provádí se pouze průmyslovými prostředky.

Zdroje inzulínu

V současné době jsou v závislosti na zdroji produkce izolovány prasečí inzulín a přípravky lidského inzulínu.

Vepřový inzulin má nyní velmi vysoký stupeň čištění, má dobrý účinek na snížení cukru, na něj nejsou téměř žádné alergické reakce.

Přípravky lidského inzulínu plně odpovídají chemické struktuře lidského hormonu. Obvykle se vyrábějí biosyntézou za použití technologií genetického inženýrství.

Velké výrobní podniky používají takové výrobní metody, které zaručují shodu jejich výrobků se všemi standardy kvality. V mnoha studiích nebyly pozorovány žádné významné rozdíly v působení lidského a prasatého monokomponentního inzulínu (tj. Vysoce purifikovaného), s ohledem na imunitní systém, rozdíl je minimální.

Pomocné složky používané při výrobě inzulínu

Lahvička obsahuje roztok obsahující nejen samotný hormon inzulín, ale i další sloučeniny. Každá z nich hraje svou specifickou roli:

  • prodloužení léku;
  • dezinfekční roztok;
  • přítomnost pufrových vlastností roztoku a udržení neutrálního pH (acidobazická rovnováha).

Prodloužení inzulínu

K vytvoření prodlouženého inzulínu se k roztoku obyčejného inzulínu přidá jedna ze dvou sloučenin, zinek nebo protamin. V závislosti na tom mohou být všechny inzulíny rozděleny do dvou skupin:

  • Protamin inzulíny - Protaphan, Insuman Bazal, NPH, Humulin N;
  • zinkové inzulíny - suspenze inzulínového zinkového mono-tardu, pásky, humulin-zinek.

Protamin je protein, ale nežádoucí reakce ve formě alergie na něj jsou velmi vzácné.

K vytvoření prostředí s neutrálním roztokem se přidá fosfátový pufr. Je třeba mít na paměti, že inzulín obsahující fosfáty je přísně zakázán kombinovat s inzulínovou suspenzí zinku (ICS), protože fosforečnan zinečnatý se sráží a účinek zinkového inzulínu je zkrácen nejpředvídatelnějším způsobem.

Dezinfekční složky

Některé sloučeniny mají dezinfekční účinek, který by měl být podle farmako-technologických kritérií zahrnut do přípravku. Patří mezi ně krezol a fenol (oba mají specifický zápach) a také methylparabenzoát (methylparaben), který nemá žádný zápach.

Zavedení některého z těchto konzervantů a způsobuje specifický zápach některých inzulínových přípravků. Všechny konzervační látky v množství, ve kterém jsou v inzulínových přípravcích, nemají žádný negativní účinek.

Protaminové inzuliny typicky zahrnují krezol nebo fenol. Fenol nelze přidávat do roztoků ICS, protože mění fyzikální vlastnosti hormonálních částic. Tyto léky zahrnují methylparaben. Antimikrobiální působení má také ionty zinku v roztoku.

Díky takové vícestupňové antibakteriální ochraně pomocí konzervačních látek je zabráněno rozvoji možných komplikací, které by mohly být způsobeny bakteriální kontaminací s opakovaným zasunutím jehly do lahvičky s roztokem.

Vzhledem k přítomnosti takového mechanismu ochrany může pacient použít stejnou injekční stříkačku pro subkutánní injekce léčiva po dobu 5 až 7 dnů (za předpokladu, že stříkačka používá pouze jednu). Konzervační prostředky navíc neumožňují používat alkohol k léčbě kůže před injekcí, ale opět pouze v případě, že si pacient injikuje injekční stříkačku s tenkou jehlou (inzulín).

Kalibrace inzulínových stříkaček

V prvních inzulínových přípravcích v jednom ml roztoku obsahoval pouze don jednotku hormonu. Později se koncentrace zvýšila. Většina inzulínových přípravků v injekčních lahvičkách používaných v Rusku obsahuje 40 jednotek roztoku v 1 ml. Lahvičky jsou obvykle označeny symbolem U-40 nebo 40 U / ml.

Inzulinové stříkačky jsou určeny pro široké použití, pouze pro takový inzulín a jejich kalibrace se provádí podle následujícího principu: při vytáčení 0,5 ml roztoku injekční stříkačkou osoba vytáčí 20 jednotek, 0,35 ml odpovídá 10 jednotkám a tak dále.

Každá značka na injekční stříkačce se rovná určitému objemu a pacient již ví, kolik jednotek tento objem obsahuje. Kalibrace stříkaček je tedy odstupňování podle objemu léčiva, počítáno na použití inzulínu U-40. 4 jednotky inzulínu jsou obsaženy v 0,1 ml, 6 jednotkách v 0,15 ml přípravku, a to až do 40 jednotek, což odpovídá 1 ml roztoku.

Některé mlýny používají inzulín, 1 ml obsahuje 100 jednotek (U-100). Pro takové léky jsou k dispozici speciální inzulinové stříkačky, které jsou podobné těm, které byly popsány výše, ale mají jinou kalibraci.

Tato koncentrace bere v úvahu tuto koncentraci (je 2,5krát vyšší než standard). Současně zůstává dávka inzulínu pro pacienta stejná, protože splňuje potřebu určitého množství inzulínu.

To znamená, že pokud pacient dříve užíval lék U-40 a injekčně aplikoval 40 jednotek hormonu denně, měl by dostávat stejné 40 jednotek při injekci inzulínu U-100, ale aplikovat jej 2,5krát méně. To znamená, že stejných 40 jednotek bude obsaženo v 0,4 ml roztoku.

Bohužel ne všichni lékaři, a zejména diabetici, o tom vědí. První obtíže začaly, když někteří pacienti přešli na inzulínové injekční stříkačky (pera injekční stříkačky), ve kterých se používají penfillas (speciální náplně) obsahující inzulín U-40.

Pokud je taková injekční stříkačka použita k natažení roztoku označeného U-100, například až do značky 20 jednotek (tj. 0,5 ml), pak tento objem bude obsahovat až 50 jednotek léčiva.

Pokaždé, když naplníte U-100 inzulínem obyčejnými injekčními stříkačkami a podíváte se na cutoff jednotky, osoba sebere dávku 2,5 krát větší, než je dávka uvedená na úrovni této značky. Pokud si lékař ani pacient včas nevšimnou této chyby, pak je pravděpodobnost těžké hypoglykémie vysoká v důsledku konstantního předávkování lékem, k němuž v praxi často dochází.

Na druhé straně jsou někdy nalezeny inzulínové stříkačky kalibrované speciálně pro U-100. Pokud je taková injekční stříkačka omylem naplněna obvyklým roztokem U-40, dávka inzulínu v injekční stříkačce bude 2,5krát menší než dávka odpovídající odpovídající značce na injekční stříkačce.

V důsledku toho je na první pohled možné nevysvětlitelné zvýšení hladiny glukózy v krvi. Samozřejmě, všechno je samozřejmě logické - pro každou koncentraci léku je nutné použít vhodnou stříkačku.

V některých zemích, například ve Švýcarsku, byl pečlivě promyšlen plán, podle kterého byl proveden příslušný přechod na inzulínové přípravky s označením U-100. To však vyžaduje úzký kontakt všech zainteresovaných stran: lékařů mnoha specializací, pacientů, zdravotních sester z oddělení, lékárníků, výrobců, úřadů.

V naší zemi je velmi obtížné učinit přechod všech pacientů pouze na použití inzulínu U-100, protože to s největší pravděpodobností povede ke zvýšení počtu chyb při určování dávky.

Kombinované užívání krátkého a prodlouženého inzulínu

V moderní medicíně, léčba diabetes mellitus, obzvláště první typ, obvykle nastane použitím kombinace dvou typů inzulínu - krátký a prodloužený účinek.

Pro pacienty by bylo mnohem výhodnější, pokud by léčiva s různou dobou účinku mohla být kombinována v jedné injekční stříkačce a podána ve stejnou dobu, aby se zabránilo dvojité propíchnutí kůže.

Mnoho lékařů neví, co určuje možnost míchání různých inzulínů. Základem je chemická kompatibilita dlouhodobě působícího a krátkodobě působícího inzulínu (určeného složením).

Je velmi důležité, aby při míchání dvou typů léků nedocházelo k rychlému nástupu účinku krátkého inzulínu.

Je prokázáno, že krátkodobě působící lék může být kombinován v jedné injekci s protaminovým inzulínem, zatímco začátek krátkého inzulínu není zpožděn, protože neexistuje vazba rozpustného inzulínu s protaminem.

V tomto případě výrobce léku nezáleží. Inzulín actrapid může být například kombinován s humulinem H nebo protafanem. Navíc mohou být skladovány směsi těchto léčiv.

Co se týče preparátů zinku a inzulínu, již dlouho bylo zjištěno, že suspenze inzulin-zinek-krystalická (krystalická) nemůže být kombinována s krátkým inzulínem, protože je spojena s přebytkem iontů zinku a přeměněna na prodloužený inzulín, někdy částečně.

Někteří pacienti nejprve injikují krátkodobě působící lék, pak, bez odstranění jehly z pod kůží, mírně změní její směr a vstříkne z ní inzulin zinku.

Tento způsob podávání byl proveden poměrně málo vědeckého výzkumu, takže skutečnost, že v některých případech s tímto způsobem injekce pod kůži může tvořit komplex zinku-inzulínu a krátkodobě působící drogy, což vede k porušení absorpce zinku.

Proto je lepší aplikovat krátký inzulin zcela odděleně od inzulínu zinku, aby se do kůže dostaly dvě oddělené injekce, které jsou ve vzdálenosti nejméně 1 cm od sebe, což není vhodné, což se netýká standardního příjmu.

Kombinované inzulíny

Nyní farmaceutický průmysl vyrábí kombinované přípravky obsahující krátkodobě působící inzulín spolu s protaminem inzulínem v přesně stanoveném procentním poměru. Mezi tyto léky patří:

Nejúčinnější jsou kombinace, ve kterých poměr krátkého a prodlouženého inzulínu je 30:70 nebo 25:75. Tento poměr je vždy uveden v návodu k použití každého specifického léčiva.

Tyto léky jsou nejvhodnější pro lidi, kteří dodržují pravidelnou dietu, s pravidelnou fyzickou aktivitou. Například jsou často používány staršími pacienty s diabetem 2. typu.

Kombinované inzulíny nejsou vhodné pro provádění takzvané "flexibilní" inzulínové terapie, kdy je potřeba neustále měnit dávkování krátkodobě působícího inzulínu.

To by mělo být například provedeno při změně množství sacharidů v potravinách, snížení nebo zvýšení fyzické aktivity atd. Současně zůstává dávka bazálního inzulínu (prodloužená) prakticky nezměněna.

Diabetes je třetí nejrozšířenější na planetě. To jen zaostává za kardiovaskulárními chorobami a onkologií. Podle různých zdrojů se počet lidí s diabetem na světě pohybuje od 120 do 180 milionů lidí (asi 3% všech lidí na Zemi). Podle některých prognóz se každých 15 let počet pacientů zdvojnásobí.

K provedení účinné terapie inzulínem stačí pouze jeden lék, krátkodobě působící inzulín a jeden prodloužený inzulin, které se mohou vzájemně kombinovat. Také v některých případech (zejména u starších pacientů) existuje potřeba kombinovaného účinku léku.

Moderní doporučení určují následující kritéria, podle kterých mají být inzulínové přípravky vybrány:

  1. Vysoký stupeň čištění.
  2. Možnost míchání s jinými typy inzulínu.
  3. Neutrální pH.
  4. Přípravky z vypouštění prodloužených inzulínů by měly mít dobu trvání účinku od 12 do 18 hodin, takže je dostačující dvakrát denně.

Jaké tělo a jak produkuje inzulín, mechanismus účinku

Všichni diabetici vědí, co je inzulín, a že je zapotřebí ke snížení hladiny glukózy v krvi. Ale jaká je jeho struktura, které tělo produkuje inzulín a jaký je mechanismus účinku? To bude popsáno v tomto článku. Nejvíce zvědaví diabetici se věnují...

Jaké tělo produkuje inzulín v lidském těle?

Lidský orgán zodpovědný za produkci hormonu inzulínu je slinivka břišní. Hlavní funkce žlázy je endokrinní.

Odpověď na otázku: „Co nebo který lidský orgán produkuje inzulin?“ - slinivka břišní.

Díky pankreatickým ostrůvkům (Langerhans) se produkuje 5 typů hormonů, z nichž většina reguluje "cukerné záležitosti" v těle.

  • buňky - produkují glukagon (stimuluje rozpad glykogenu v játrech na glukózu, udržuje hladinu cukru na konstantní úrovni)
  • b buňky - produkují inzulín
  • d buňky - syntetizuje somatostatin (schopný snížit tvorbu inzulínu a pankreatického glukagonu)
  • G buňky - vzniká gastrin (reguluje vylučování somatostinu a podílí se na práci žaludku)
  • PP buňky - produkují polypeptid pankreatu (stimuluje tvorbu žaludeční šťávy)

Většina buněk jsou beta buňky (b buňky), které jsou umístěny hlavně na špičce a v hlavové části žlázy a vylučují diabetický hormon inzulín.

Odpověď na otázku: "Co produkují slinivky břišní s výjimkou inzulínu" - hormony pro práci žaludku.

Složení inzulínu, struktura molekuly

Jak vidíme na obrázku, inzulínová molekula se skládá ze dvou polypeptidových řetězců. Každý řetězec sestává z aminokyselinových zbytků. Řetězec A obsahuje 21 zbytků, řetězec B obsahuje 30. Navíc inzulín obsahuje 51 aminokyselinových zbytků. Řetězy jsou spojeny v jedné molekule disulfidovými můstky, které jsou vytvořeny mezi cysteinovými zbytky.

Je zajímavé, že u prasat je struktura inzulinové molekuly téměř stejná, rozdíl je pouze v jednom zbytku - místo threoninu u prasat v řetězci B je alanin. To je kvůli této podobnosti že vepřový inzulín je často používán dělat injekce. Mimochodem, býk je také používán, ale liší se již o 3 zbytky, což znamená, že je méně vhodný pro lidské tělo.

Produkce inzulínu v těle, mechanismus účinku, vlastnosti

Inzulín je produkován slinivkou břišní, když hladina glukózy v krvi stoupá.

Tvorbu hormonu lze rozdělit do několika fází:

  • Zpočátku se ve žláze - preproinzulinu tvoří neaktivní forma inzulínu. Skládá se ze 110 aminokyselinových zbytků vytvořených kombinací čtyř peptidů - L, B, C a A.
  • Další je syntéza preproinsulinu v endoplazmatickém retikulu. Pro průchod membránou je L-peptid rozdělen, který sestává z 24 zbytků. Tak dochází k proinzulinu.
  • Proinsulin vstupuje do Golgiho komplexu, kde bude pokračovat ve zrání. Během zrání odděluje C-peptid (sestávající z 31 zbytků) peptidy B a A. V tomto okamžiku se molekula proinzulinu rozštěpí na dva polypeptidové řetězce, čímž se vytvoří nezbytná molekula inzulínu.

Jak inzulin funguje

Pro uvolnění inzulínu z granulí, ve kterých je nyní uložen, je nutné informovat pankreatu o zvýšení hladin glukózy v krvi. K tomu existuje celý řetězec vzájemně provázaných procesů, které jsou aktivovány se zvyšujícím se cukrem.

  • Glukóza v buňce podléhá glykolýze a tvoří adenosintrifosfát (ATP).
  • ATP kontroluje uzavření iontových draslíkových kanálků, což způsobuje depolarizaci buněčné membrány.
  • Depolarizace otevírá vápníkové kanály, což způsobuje významný příliv vápníku do buňky.
  • Granule, ve kterých je inzulin uložen, reagují na toto zvýšení a uvolňují potřebné množství inzulínu. K uvolnění dochází prostřednictvím exocytózy. To znamená, že granule se spojí s buněčnou membránou, zinek, který vytvořil inzulinovou aktivitu, se odštěpí a aktivní inzulín vstupuje do lidského těla.

Lidské tělo tak dostává potřebný regulátor krevní glukózy.

Co je inzulín zodpovědný, role v lidském těle

Hormon inzulín se podílí na všech metabolických procesech v lidském těle. Ale jeho nejdůležitější úlohou je metabolismus sacharidů. Vlivem inzulínu na metabolismus sacharidů je transport glukózy přímo do buněk v těle. Tukové a svalové tkáně, které tvoří dvě třetiny lidské tkáně, jsou závislé na inzulínu. Bez inzulínu se glukóza nedostane do jejich buněk. Inzulín navíc také:

  • reguluje absorpci aminokyselin
  • reguluje transport draslíku, hořčíku a fosfátových iontů
  • zvyšuje syntézu mastných kyselin
  • snižuje rozpad bílkovin

Velmi zajímavé video o inzulínu níže.

Odpověď na otázku: „Co je to za inzulín v těle?“ Je regulace sacharidů a dalších metabolických procesů v těle.

Závěry

V tomto článku jsem se snažila co nejvíce zjistit, který orgán produkuje inzulín, výrobní proces a jak tento hormon působí na lidské tělo. Ano, musela jsem použít některé složité termíny, ale bez nich by bylo nemožné plně pokrývat téma. Nyní však můžete vidět, co je vlastně obtížný proces vzniku inzulínu, jeho práce a dopadu na naše zdraví.

Inzulín je nejmladší hormon.

Struktura

Inzulín je protein skládající se ze dvou peptidových řetězců A (21 aminokyselin) a B (30 aminokyselin) spojených disulfidovými můstky. Celkem 51 aminokyselin je přítomno ve zralém lidském inzulínu a jeho molekulová hmotnost je 5,7 kDa.

Syntéza

Inzulín je syntetizován v β-buňkách pankreatu ve formě preproinzulinu, na jehož konci je terminální signální sekvence 23 aminokyselin, která slouží jako vodič pro celou molekulu do dutiny endoplazmatického retikula. Zde je terminální sekvence okamžitě odštěpena a proinzulin je transportován do Golgiho aparátu. V tomto stadiu jsou v molekule proinzulinu přítomny A-řetězec, B-řetězec a C-peptid (připojení je spojovací). V Golgiho aparátu je proinsulin zabalen do sekrečních granulí spolu s enzymy nezbytnými pro "zrání" hormonu. Když se granule pohybují na plazmatickou membránu, vznikají disulfidové můstky, C-peptidové pojivo je štěpeno (31 aminokyselin) a tvoří se finální inzulínová molekula. Ve finálních granulích je inzulin v krystalickém stavu ve formě hexameru tvořeného dvěma ionty Zn2 +.

Schéma syntézy inzulínu

Regulace syntézy a sekrece

K sekreci inzulínu dochází nepřetržitě a přibližně 50% inzulínu uvolňovaného z β-buněk není v žádném případě spojeno s příjmem potravy nebo jinými vlivy. Během dne uvolňuje slinivka břišní asi 1/5 zásob inzulínu.

Hlavním stimulátorem sekrece inzulínu je zvýšení koncentrace glukózy v krvi nad 5,5 mmol / l, maximální sekrece dosahuje 17-28 mmol / l. Zvláštností této stimulace je bifázické zvýšení sekrece inzulínu:

  • První fáze trvá 5-10 minut a koncentrace hormonů se může zvýšit 10krát, po jejímž poklesu se množství snižuje.
  • Druhá fáze začíná přibližně 15 minut po nástupu hyperglykémie a pokračuje po celou dobu, což vede ke zvýšení hladiny hormonu o 15-25krát.

Čím delší je koncentrace glukózy v krvi, tím větší je počet p-buněk spojených s sekrecí inzulínu.

K indukci syntézy inzulínu dochází od okamžiku pronikání glukózy do buňky k translaci mRNA inzulínu. Reguluje se zvýšením transkripce inzulínového genu, zvýšením stability inzulinové mRNA a zvýšením translace inzulinové mRNA.

Aktivace sekrece inzulínu

1. Po proniknutí glukózy do β-buněk (přes GluT-1 a GluT-2) je fosforylován hexokinasou IV (glukokináza, má nízkou afinitu k glukóze),

2. Dále je glukóza oxidována aerobním, zatímco rychlost oxidace glukózy závisí lineárně na jejím množství,

3. Výsledkem je akumulace ATP, jejíž množství také přímo závisí na koncentraci glukózy v krvi,

4. Akumulace ATP stimuluje uzavření iontových K + kanálů, což vede k depolarizaci membrány,

5. Depolarizace membrány vede k otevření potenciálně závislých Ca2 + kanálů a přívodu iontů Ca2 + do buňky,

6. Příchozí ionty Ca2 + aktivují fosfolipázu C a spouští mechanismus nesoucí vápník-fosfolipidový signál s tvorbou DAG a inositol-trifosfátu (IF3),

7. Vzhled IF3 v cytosolu otevírá kanály Ca2 + v endoplazmatickém retikulu, které urychluje akumulaci iontů Ca2 + v cytosolu,

8. Prudké zvýšení koncentrace iontů Ca2 + v buňce vede k přenosu sekrečních granulí na plazmatickou membránu, jejich fúzi s ní a exocytóze zralých inzulínových krystalů na vnější stranu,

9. Dále rozpad krystalů, separace iontů Zn 2+ a uvolňování aktivních molekul inzulínu do krevního oběhu.

Schéma intracelulární regulace syntézy inzulínu za účasti glukózy

Popsaný vedoucí mechanismus může být nastaven jedním nebo druhým směrem pod vlivem řady dalších faktorů, jako jsou aminokyseliny, mastné kyseliny, gastrointestinální hormony a další hormony, nervová regulace.

Z aminokyselin lysin a arginin nejvíce ovlivňují sekreci hormonu. Ale samy o sobě téměř nestimulují sekreci, jejich účinek závisí na přítomnosti hyperglykémie, tj. aminokyseliny pouze potencují působení glukózy.

Volné mastné kyseliny jsou také faktory, které stimulují sekreci inzulínu, ale také pouze v přítomnosti glukózy. Když hypoglykémie mají opačný účinek, potlačují expresi genu inzulínu.

Logická je pozitivní citlivost sekrece inzulínu na působení hormonů gastrointestinálního traktu - inkretinů (enteroglukagon a inzulinotropní polypeptid závislý na glukóze), cholecystokininu, sekretinu, gastrinu, gastrického inhibičního polypeptidu.

Klinicky důležitá a do jisté míry nebezpečná je zvýšená sekrece inzulínu s prodlouženou expozicí somatotropního hormonu, ACTH a glukokortikoidů, estrogenů, progestinů. To zvyšuje riziko deplece p-buněk, snížení syntézy inzulínu a výskytu diabetes mellitus závislého na inzulínu. To lze pozorovat při použití těchto hormonů v terapii nebo patologií spojených s jejich hyperfunkcí.

Nervová regulace pankreatických p-buněk zahrnuje adrenergní a cholinergní regulaci. Jakákoli napětí (emoční a / nebo fyzická námaha, hypoxie, hypotermie, poranění, popáleniny) zvyšují aktivitu sympatického nervového systému a inhibují sekreci inzulínu v důsledku aktivace α2-adrenoreceptory. Na druhou stranu, stimulace β2-adrenoreceptory vedou ke zvýšené sekreci.

Sekrece inzulínu je také kontrolována n.vagus, který je zase kontrolován hypotalamem, který je citlivý na koncentraci glukózy v krvi.

Cíle

Všechny tkáně, které mají receptory, mohou být klasifikovány jako cílové orgány inzulínu. Inzulinové receptory se nacházejí na téměř všech buňkách kromě nervových buněk, ale v různých množstvích. Nervové buňky nemají receptory inzulínu, protože jednoduše nepronikne hematoencefalickou bariérou.

Inzulínový receptor je glykoprotein konstruovaný ze dvou dimerů, z nichž každý se skládá z a- a β-podjednotek (ap).2. Obě podjednotky jsou kódovány jedním genem chromozomu 19 a jsou tvořeny jako výsledek částečné proteolýzy jediného prekurzoru. Poločas receptoru je 7-12 hodin.

Když se inzulín váže na receptor, mění se konformace receptoru a váží se na sebe navzájem a tvoří mikroagregáty.

Vazba inzulínu na receptor iniciuje enzymatickou kaskádu fosforylačních reakcí. Především autofosforylované zbytky tyrosinu na intracelulární doméně samotného receptoru. To aktivuje receptor a vede k fosforylaci serinových zbytků na speciálním proteinu zvaném substrát inzulínového receptoru (SIR, nebo častěji IRS z anglického substrátu inzulínového receptoru). Existují čtyři typy takových IRS - IRS - 1, IRS - 2, IRS - 3, IRS - 4. Substráty inzulínového receptoru zahrnují také proteiny Grb-1 a Shc, které se liší od aminokyselinové sekvence IRS.

Dva mechanismy pro realizaci účinků inzulínu

Další akce jsou rozděleny do dvou oblastí:

1. Procesy spojené s aktivací fosfoinositol-3-kinázy - řídí především metabolické reakce metabolismu proteinů, sacharidů a lipidů (rychlé a velmi rychlé účinky inzulínu). To také zahrnuje procesy, které regulují aktivitu transportérů glukózy a absorpci glukózy.

2. Reakce spojené s aktivitou enzymů MAP kinázy - obecně ovlivňují aktivitu chromatinu (pomalé a velmi pomalé účinky inzulínu).

Nicméně takové dělení je podmíněné, protože v buňce jsou enzymy, které jsou citlivé na aktivaci obou kaskádových cest.

Reakce spojené s aktivitou fosfatidylinositol-3-kinázy

Po aktivaci se IRS protein a řada pomocných proteinů podílejí na fixaci heterodimerního enzymu fosfoinositol-3-kinázy obsahujícího regulační p85 (název pochází z MM proteinu 85 kDa) a katalytické p110 podjednotky na membráně. Tato kináza fosforyluje membránové fosfatidylinositol fosfáty na třetí pozici vůči fosfatidylinositol-3,4-difosfátu (PIP).2) a před fosfatidylinositol-3,4,5-trifosfátem (PIP)3). Považuje se za pip3 může působit jako membránová kotva pro jiné prvky působením inzulínu.

Vliv fosfatidylinositol-3-kinázy na fosfatidylinositol-4,5-difosfát

Po tvorbě těchto fosfolipidů je aktivována proteinová kináza PDK1 (3-fosfoinositid dependentní protein kináza-1), která spolu s DNA protein kinázou (DNA-PK, anglicko-DNA-dependentní protein kináza, DNA-PK) dvakrát fosforyluje protein kinázu B (také často nazývanou AKT1, anglická RAC-alfa serin / threonin-protein kináza), která je na membránu připojena pomocí PIP3.

Fosforylace aktivuje protein kinázu B (AKT1), opouští membránu a pohybuje se do cytoplazmy a buněčného jádra, kde fosforyluje četné cílové proteiny (více než 100 kusů), které poskytují další buněčnou odpověď:

Mechanismus působení fosfoinositol 3-kinázy
  • zejména je to působení protein kinázy B (AKT1), která vede k pohybu glukózových transportérů GluT-4 na buněčnou membránu a absorpci glukózy myocyty a adipocyty.
  • také, například, aktivní protein kináza B (AKT1) fosforyluje a aktivuje fosfodiesterázu (PDE), která hydrolyzuje cAMP na AMP, což má za následek snížení koncentrace cAMP v cílových buňkách. Protože se za účasti cAMP aktivuje protein kináza A, stimuluje glykogen TAG-lipáza a fosforyláza v důsledku inzulínu v adipocytech, lipolýza je potlačena a v játrech je glykogenolýza zastavena.
Aktivační reakce fosfodiesterázy
  • Dalším příkladem je působení protein kinázy B (AKT) na kinázu glykogen syntázy. Fosforylace této kinázy ji deaktivuje. V důsledku toho není schopen působit na glykogen syntázu, fosforylovat a inaktivovat. Účinek inzulínu tedy vede k retenci glykogen syntázy v aktivní formě ak syntéze glykogenu.

Reakce spojené s aktivací dráhy kinázy MAP

Na samém počátku této dráhy přichází do úvahy další substrát inzulínového receptoru - protein Shc (Src (doména obsahující homologii 2) transformující protein 1), který se váže na aktivovaný (autofosforylovaný) inzulinový receptor. Dále, Shc-protein interaguje s proteinem Grb (protein vázaný na receptor růstového faktoru) a nutí jej, aby se připojil k receptoru.

Také v membráně je neustále přítomen protein Ras, který je v klidovém stavu asociovaném s HDP. V blízkosti proteinu Ras se nacházejí „pomocné“ proteiny - GEF (ang. GTF výměnný faktor) a SOS (angl. Syn sedmidva) a protein GAP (aktivační faktor GTPázy).

Tvorba proteinového komplexu Shc-Grb aktivuje skupinu GEF-SOS-GAP a vede k nahrazení GDP GTP v proteinu Ras, což způsobuje jeho aktivaci (komplex Ras-GTP) a přenos signálu na protein kinázu Raf-1.

Při aktivaci protein kinázy Raf-1 se váže na plazmatickou membránu, fosforyluje další kinázy na tyrosinových, serinových a threoninových zbytcích a také interaguje současně s inzulínovým receptorem.

Dále aktivovaný Raf-1 fosforyluje (aktivuje) MAPK-K, proteinovou kinázu MAPK (anglická mitogenem aktivovaná protein kináza, také nazývaná MEK, anglická MAPK / ERK kináza), která zase fosforyluje enzym MAPK (MAP kináza, nebo jinak ERK, ang. extracelulární signálně regulovaná kináza).

1. Po aktivaci MAP-kinázy přímo nebo prostřednictvím dalších kináz fosforyluje cytoplazmatické proteiny a mění jejich aktivitu, například:

  • aktivace fosfolipázy A2 vede k odstranění kyseliny arachidonové z fosfolipidů, která se pak přemění na eikosanoidy,
  • aktivace ribozomální kinázy spouští proces translace proteinu,
  • aktivace proteinových fosfatáz vede k defosforylaci mnoha enzymů.

2. Velmi rozsáhlým efektem je přenos inzulínového signálu do jádra. MAP kináza nezávisle fosforyluje a tím aktivuje řadu transkripčních faktorů, což zajišťuje čtení určitých genů důležitých pro dělení, diferenciaci a další buněčné odpovědi.

Cesta závislá na MAP pro účinky inzulínu

Jedním z proteinů asociovaných s tímto mechanismem je transkripční faktor CREB (angl. CAMP, protein vázající element CAMP). V neaktivním stavu je faktor defosforylován a neovlivňuje transkripci. Při působení aktivačních signálů se faktor váže na určité CRE-DNA sekvence (angl. CAMP-responzivní elementy), posiluje nebo oslabuje čtení informací z DNA a její implementaci. Kromě MAP-kinázové dráhy je faktor citlivý na signální dráhy spojené s protein kinázou A a kalcium-kalmodulinem.

Rychlost účinků inzulínu

Biologické účinky inzulínu se dělí mírou vývoje:

Velmi rychlé efekty (sekundy)

Tyto účinky jsou spojeny se změnami transmembránových transportů:

1. Aktivace Na + / K + -ATPázy, která způsobuje uvolňování Na + iontů a vstup K + iontů do buňky, což vede k hyperpolarizaci membrán buněk citlivých na inzulin (kromě hepatocytů).

2. Aktivace výměníku Na + / H + na cytoplazmatické membráně mnoha buněk a výstup z buněk iontů H + výměnou za ionty Na +. Tento účinek je důležitý v patogenezi hypertenze u diabetes mellitus 2. typu.

3. Inhibice membránového Ca2 + -ATPázy vede k retenci iontů Ca2 + v cytosolu buňky.

4. Vystupte na membránu myocytů a adipocytů transportérů glukózy GluT-4 a zvýšte 20–50násobek objemu transportu glukózy do buňky.

Rychlé efekty (minuty)

Rychlé účinky spočívají ve změně rychlosti fosforylace a defosforylace metabolických enzymů a regulačních proteinů. Výsledkem je zvýšení aktivity.

  • glykogen syntáza (skladování glykogenu),
  • glukokináza, fosfofruktokináza a pyruvát kináza (glykolýza),
  • pyruvát dehydrogenáza (získání acetyl-SKOA),
  • HMG-Scoa reduktáza (syntéza cholesterolu),
  • acetyl-Sko-karboxyláza (syntéza mastných kyselin),
  • glukóza-6-fosfátdehydrogenáza (cesta fosforečnanu pentózy),
  • fosfodiesteráza (zastavení účinků mobilizačních hormonů adrenalinu, glukagonu atd.).

Pomalé efekty (minuty až hodiny)

Pomalé účinky jsou změna rychlosti transkripce genů proteinů zodpovědných za metabolismus, růst a dělení buněk, například:

1. Indukce syntézy enzymů

  • glukokináza a pyruvát kináza (glykolýza),
  • ATP-citrátová lyasa, acetyl-SCA-karboxyláza, syntáza mastných kyselin, cytosolická malátdehydrogenáza (syntéza mastných kyselin),
  • glukóza-6-fosfátdehydrogenáza (cesta fosforečnanu pentózy),

2. Represe syntézy mRNA, například pro PEP karboxykinázu (glukoneogeneze).

3. Zvyšuje sérovou fosforylaci ribozomálního proteinu S6, který podporuje procesy translace.

Velmi pomalé účinky (hodina denně)

Velmi pomalé účinky realizují mitogenezi a reprodukci buněk. Tyto efekty například zahrnují

1. Zvýšení jaterní syntézy somatomedinu v závislosti na růstovém hormonu.

2. Zvýšení buněčného růstu a proliferace v synergii se somatomedinem.

3. Přechod buněk z fáze G1 do fáze S buněčného cyklu.

Patologie

Hypofunkce

Diabetes mellitus závislý na inzulínu a bez inzulínu. Pro diagnostiku těchto patologií na klinice aktivně používejte zátěžové testy a stanovení koncentrace inzulínu a C-peptidu.

O Nás

Každý ví, že testosteron je jedním z hlavních mužských hormonů. Je to tento androgenní hormon, který je zodpovědný za vývoj sekundárních sexuálních vlastností, aktivně se podílí na syntéze mužských pohlavních buněk, je anabolický a spalovací hormon.