Syntéza inzulínu

Syntéza inzulínu V organizme sa pri jedle indukuje. Inzulín je hormón, ktorý spôsobuje, že bunky prijímajú glukózu cez bunkovú membránu. Zníženie syntézy inzulínu vedie k zvýšeniu hladiny cukru v krvi.

Čo je syntéza inzulínu?

Inzulín je jediný hormón v tele, ktorý môže znížiť hladinu cukru v krvi. Syntéza inzulínu je vždy potrebná, keď sa sacharidy prijímajú s jedlom. Syntéza inzulínu sa uskutočňuje v Langerhansových bunkách pankreasu.

Ak sa vytvára príliš málo inzulínu, hladina cukru v krvi stúpa, pretože glukóza sa už ďalej neprenáša do buniek. Nadmerná syntéza inzulínu vedie k nízkej hladine cukru v krvi (hypoglykémia), ktorá má chuť na jedlo, nepokoj a hrozí poškodenie nervov.

Syntéza inzulínu sa vyskytuje v intervaloch a je vždy stimulovaná príjmom potravy. Ak je príjem uhľohydrátov znížený, napríklad kvôli hladovaniu, hladina cukru v krvi klesá. Vytvára sa viac glukagónu ako antagonista inzulínu. Glukagón zvyšuje hladinu cukru v krvi glukoneogenézou. Výsledkom je, že vylučovanie inzulínu klesá a jeho syntéza je obmedzená.

Celkovo je syntéza inzulínu súčasťou zložitého regulačného mechanizmu na udržanie konštantnej hladiny cukru v krvi.

Funkcia a úloha

Poskytovanie inzulínu zaisťuje zásobovanie tela energiou a stavebnými kameňmi. Inzulín má anabolický účinok na metabolizmus. Produkcia inzulínu zahŕňa syntézu inzulínu a sekréciu inzulínu.

Inzulín sa vyrába a uchováva v ostrovčekových bunkách Langerhansovej v pankrease. Keď hladina cukru v krvi stúpa, glukóza vstupuje do beta buniek ostrovčekov Langerhansových ostrovčekov pomocou vezikúl, ktoré okamžite uvoľňujú uložený inzulín. Súčasne sa stimuluje syntéza inzulínu.

Najskôr sa na ribozómoch vytvorí neaktívna molekula preproinzulínu so 110 aminokyselinami. Tento preproinzulín pozostáva zo signálnej sekvencie s 24 aminokyselinami, B reťazca s 30 aminokyselinami, dvoch ďalších aminokyselín a C reťazca s 31 aminokyselinami, ďalších dvoch aminokyselín a A reťazca s 21 aminokyselinami.

Po vytvorení sa natiahnutá molekula preloží vytvorením troch disulfidových mostíkov. Dva disulfidové mostíky spájajú reťazce A a B. Tretia disulfidová skupina je v reťazci A. Preproinzulín sa spočiatku nachádza v endoplazmatickom retikule. Odtiaľ je transportovaný cez membránu, aby sa dostal do Golgiho aparátu.

Počas priechodu ER cez membránu sa signálny peptid odštiepi, ktorý potom zostane v nádržiach endoplazmatického retikula. Po oddelení signálnej sekvencie sa vytvorí proinzulín, ktorý má 84 aminokyselín. Po zabudovaní do Golgiho prístroja sa tam uloží.

Ak existuje stimul na uvoľnenie, C reťazec sa odštiepi pôsobením špecifických peptidáz. Teraz sa tvorí inzulín, ktorý pozostáva z A-reťazca a B-reťazca. Dva reťazce sú spojené iba dvoma disulfidovými mostíkmi. Tretia disulfidová skupina je umiestnená v reťazci A na stabilizáciu molekuly.

Inzulín sa potom uloží vo vezikulách Golgiho aparátu vo forme komplexov zinku a inzulínu. Vytvárajú sa hexaméry, ktoré stabilizujú štruktúru inzulínu. Uvoľňovanie inzulínu je vyvolané určitými stimulmi. Hlavným spúšťacím stimulom je zvýšenie hladiny cukru v krvi. Prítomnosť rôznych aminokyselín, mastných kyselín a hormónov má však tiež stimulačný účinok na uvoľňovanie inzulínu.

Spúšťacie hormóny zahŕňajú sekretín, gastrín, GLP-1 a GIP. Tieto hormóny sa tvoria vždy, keď jete. Po požití dochádza k sekrécii inzulínu v dvoch fázach. V prvej fáze sa uložený inzulín uvoľní, zatiaľ čo v druhej fáze sa opätovne syntetizuje. Druhá fáza sa neskončí, kým sa neukončí hyperglykémia.

Choroby a choroby

Ak je narušená syntéza inzulínu, zvyšuje sa hladina cukru v krvi. Chronický nedostatok inzulínu sa nazýva diabetes mellitus. Existujú dva typy cukrovky, cukrovky typu I a cukrovky typu II.

Diabetes typu I je absolútny nedostatok inzulínu. Ak Langerhansove ostrovčekové bunky chýbajú alebo sú spôsobené chorobou, nevytvára sa príliš málo alebo žiadny inzulín. Možnými príčinami sú závažné zápaly pankreasu alebo autoimunitné ochorenia. Hladina cukru v krvi je pri tejto forme cukrovky extrémne vysoká. Bez náhrady inzulínom toto ochorenie vedie k smrti.

Diabetes typu II je spôsobený relatívnym nedostatkom inzulínu. V tomto procese sa produkuje dostatočné množstvo inzulínu a sekrécia inzulínu sa ešte zvyšuje. Inzulínová rezistencia sa však zvyšuje, pretože účinnosť inzulínu je znížená v dôsledku nedostatku receptorov. Pankreas musí produkovať viac inzulínu, aby sa dosiahli rovnaké účinky. Táto zvýšená syntéza inzulínu vedie z dlhodobého hľadiska k vyčerpaniu Langerhansových ostrovov. Rozvíja sa diabetes typu II.

V súvislosti s poruchami hormonálnej regulácie sa môže vyskytnúť aj zvýšená hladina cukru v krvi. So zvýšenou aktivitou kortizolu sa z glukózy produkuje viac glukózy z aminokyselín. Výsledkom je trvalá stimulácia syntézy inzulínu, aby sa opäť znížila hladina cukru v krvi. Prebytočná glukóza sa transportuje do tukových buniek, kde dochádza k zvýšenej tvorbe tukov. Rozvíja sa kmeň obezity. Ochorenie je známe ako Cushingov syndróm.

Trvalo vysoká hladina syntézy inzulínu môže byť tiež vyvolaná nádorom v ostrovčekových bunkách Langerhansovej bunky. Je to hyperinzulinizmus, ktorý je často vyvolaný inzulínom a vedie k opakovanej hypoglykémii.