Sinteza inzulina

The Sinteza inzulina se v organizmu sproži med jedjo. Inzulin je hormon, ki povzroči, da celice prevzamejo glukozo skozi celično membrano. Zmanjšanje sinteze inzulina vodi do zvišanja ravni sladkorja v krvi.

Kaj je sinteza insulina?

Inzulin je edini hormon v telesu, ki lahko zniža raven sladkorja v krvi. Sinteza inzulina je vedno potrebna, kadar ogljikove hidrate zaužijemo s hrano. Sinteza inzulina poteka v Langerhansovih celicah trebušne slinavke.

Če se proizvaja premalo inzulina, se raven krvnega sladkorja dvigne, ker se glukoza ne prevaža več v celice. Prekomerna sinteza inzulina vodi do nizkega krvnega sladkorja (hipoglikemije), ki ga povzročajo lakote, nemir in grožnja živčnih okvar.

Sinteza inzulina se pojavlja v presledkih in jo vedno spodbudi vnos hrane. Če se vnos ogljikovih hidratov zmanjša, na primer zaradi stradanja, raven krvnega sladkorja pade. Nastane več glukagona kot antagonista insulina. Glukagon zviša raven sladkorja v krvi s pomočjo glukoneogeneze. Zaradi tega se izločanje insulina zmanjša in njegova sinteza je omejena.

Na splošno je sinteza insulina del zapletenega regulativnega mehanizma za ohranjanje konstantne ravni krvnega sladkorja.

Funkcija in naloga

Zagotavljanje inzulina zagotavlja, da se telo oskrbuje z energijo in gradniki. Inzulin ima anabolični učinek na presnovo. Proizvodnja inzulina vključuje tako sintezo insulina kot izločanje insulina.

Inzulin nastaja in shranjuje v otoških celicah Langerhansa v trebušni slinavki. Ko se raven sladkorja v krvi dvigne, glukoza prek mehurčkov vstopi v beta celice otočkov Langerhans, ki takoj sprostijo shranjeni inzulin. Hkrati se spodbuja sinteza inzulina.

Najprej se na ribosomih tvori neaktivna molekula predproinsulina s 110 aminokislinami. Ta predproinsulin sestoji iz signalnega zaporedja s 24 aminokislinami, B verige s 30 aminokislinami, dvema dodatnima aminokislinama in C verige z 31 aminokislinami, še dvema aminokislinama in A verige z 21 aminokislinami.

Ko je raztegnjena molekula enkrat tvorjena, se zloži skozi oblikovanje treh disulfidnih mostov. Dva disulfidna mosta povezujeta verigi A in B. Tretja disulfidna skupina je znotraj A verige. Preproinsulin se v začetku nahaja v endoplazmatskem retikulu. Od tam se prevaža skozi membrano, da pride v Golgijev aparat.

Med prehodom ER skozi membrano se odcepi signalni peptid, ki nato ostane v cisternah endoplazmatskega retikuluma. Po odcepitvi signalnega zaporedja nastane proinsulin, ki vsebuje 84 aminokislin. Po tem, ko je bil vgrajen v Golgijev aparat, je tam shranjen.

Če obstaja spodbuda za sproščanje, se veriga C odcepi z delovanjem specifičnih peptidaz. Zdaj nastaja inzulin, ki je sestavljen iz A-verige in B-verige. Obe verigi sta povezani samo z dvema disulfidnima mostovoma. Tretja disulfidna skupina se nahaja znotraj A verige za stabilizacijo molekule.

Inzulin se nato shrani v mehurčke Golgijevega aparata v obliki cinkovo-inzulinskih kompleksov. Nastanejo heksameri, ki stabilizirajo strukturo insulina. Sprostitev inzulina sprožijo določeni dražljaji. Povišanje ravni krvnega sladkorja je glavni vzpodbuda. Toda prisotnost različnih aminokislin, maščobnih kislin in hormonov prav tako spodbudno vpliva na sproščanje inzulina.

Med sprožene hormone spadajo sekrein, gastrin, GLP-1 in GIP. Ti hormoni se vedno tvorijo, ko jeste. Po zaužitju se izločanje insulina pojavi v dveh fazah. V prvi fazi se sprosti shranjeni inzulin, v drugi fazi pa se ponovno sintetizira. Druga faza ni končana, dokler se hiperglikemija ne konča.

Bolezni in bolezni

Kadar je sinteza inzulina motena, se raven sladkorja v krvi poveča. Kronično pomanjkanje insulina imenujemo diabetes mellitus. Obstajata dve vrsti sladkorne bolezni, diabetes tipa I in sladkorna bolezen tipa II.

Sladkorna bolezen tipa I je absolutno pomanjkanje inzulina. Če so otoške celice Langerhansa odsotne ali so posledica bolezni, se inzulina premalo proizvaja ali ne. Možni vzroki so hudo vnetje trebušne slinavke ali avtoimunske bolezni. Raven sladkorja v krvi je pri tej obliki diabetesa izjemno visoka. Brez substitucije insulina bolezen vodi v smrt.

Sladkorno bolezen tipa II povzroča relativno pomanjkanje inzulina. V procesu nastaja dovolj insulina, izločanje inzulina pa se celo poveča. Vendar pa se poveča odpornost na inzulin, ker se učinkovitost insulina zmanjša zaradi pomanjkanja receptorjev. Pankreasa mora proizvesti več inzulina, da doseže enake učinke. Ta povečana sinteza inzulina dolgoročno vodi do izčrpanja otočkov Langerhans. Razvija se sladkorna bolezen tipa II.

V primeru motenj hormonske regulacije lahko pride tudi do povišane ravni krvnega sladkorja. S povečano aktivnostjo kortizola se iz glukoneogeneze proizvede več glukoze iz aminokislin. Kot rezultat tega se sinteza insulina trajno spodbudi, da se spet zniža raven sladkorja v krvi. Presežek glukoze se transportira v maščobne celice, kjer poteka povečano tvorjenje maščob. Razvije se debelost debla. Bolezen je znana kot Cushingov sindrom.

Trajno visoko stopnjo sinteze inzulina lahko sproži tudi tumor na otočkih Langerhansovih celic. Gre za hiperinzulinizem, ki ga pogosto sproži insulinoma in povzroči ponavljajočo hipoglikemijo.