Что такое инсулин (гормон поджелудочной железы): структура, разновидности

Сахарный диабет – это тяжелое заболевание, от которого страдает огромное количество человек на планете. Самое ужасное в том, что среди них находятся не только взрослые и пожилые люди, но и дети. И для лечения этого недуга часто больным назначают инсулиновые инъекции, которые вводятся подкожно несколько раз в день. Но что такое инсулин и для чего он нужен нашему организму? Об этом и многом другом вы сейчас и узнаете.

Общая информация

Инсулин представляет собой гормон белкового происхождения, синтезом которого занимается поджелудочная железа. Более подробно о процессе синтеза гормона читайте в этой статье. Его продуцирование усиливается ровно в тот момент, когда в крови происходит резкий скачок уровня глюкозы. Происходит это, как правило, сразу же после того, как человек прекращает прием пищи.

Но сразу же стоит отметить, что все продукты по-разному воздействуют на уровень сахара в крови. Некоторые из них провоцируют резкое его повышение выше нормы, другие же увеличивают концентрацию глюкозы в крови медленно и не намного.

Основная роль инсулина заключается в том, чтобы своевременно снижать уровень сахара в крови, доводя его до нормальных значений. Но это еще не все. Помимо этого, гормон инсулин способствует переработке глюкозы и ее транспортировке в клетки организма, таким образом насыщая их энергией.

Этот процесс является сложным, так как для начала инсулину требуется образовать много жира, который и является непосредственным участником в формировании запасов глюкозы в клетках организма. И когда этих запасов становится очень много, избыток глюкозы также начинает преобразовываться в жир, который затем откладывается на теле в виде жировых отложений.

Глюкоза – это углевод, который может быть как простым и сложным, так быстрым и медленным. Наиболее «опасными» для организма являются быстрые и простые углеводы, которые в течение короткого времени насыщают клетки глюкозой и приводят к ее преобразованию в жир. Такие углеводы содержатся во всех сладких и мучных продуктах, газировках и обычном сахаре. Они очень быстро повышают уровень глюкозы в крови и провоцируют усиление выработки инсулина, что и способствует ускорению формирования жира.

Но это все не дает понять полностью, что же такое инсулин гормон. Поэтому рассмотрим его более подробно.

Инсулин бывает животного и синтетического происхождения

Натуральный инсулин

Как уже было сказано выше, инсулин представляет собой гормон, который естественным образом вырабатывается в организме поджелудочной железой. Как только человек поел, употребленные им углеводы практически мгновенно распадаются на глюкозу, которая является главным источником энергии для организма.

Чтобы его не растерять, в работу включается инсулин, который пополняет запасы энергии в клетках. Но этот процесс требует также участия и других гормонов, помогающих инсулину выполнять свои обязанности. В их роли выступает глюкагон и амилин.

При недостатке одного из этих гормонов процесс скопления глюкозы в клетках нарушается. Организм начинает испытывать дефицит энергии и пытается его компенсировать за счет сжигания жировых клеток. Поэтому человек, у которого имеются такие проблемы, начинает очень быстро худеть, несмотря на то, что в пищу употребляет много углеводов и жиров.

При этом происходит резкий скачок сахара в крови, который приводит к развитию гипергликемии. Это состояние является весьма опасным, так как может стать причиной возникновения комы с последующим наступлением летального исхода.

Из-за чего может быть нарушена выработка инсулина поджелудочной железой? Причин тому очень много. Это и врожденные аномалии в строении органа, и приобретенные патологии, которые приводят к повреждению его клеток, а также и сторонние факторы, оказывающие серьезные нагрузки на железу, в результате которых она «устает» и перестает вырабатывать инсулин в нужном количестве.

Химическая формула

Гормон поджелудочной железы инсулин имеет сложное молекулярное строение. Но оно уже давно известно нашим ученым, благодаря чему они научились добывать его синтетическим путем, создавая все новые и новые лекарственные препараты для лечения сахарного диабета у взрослых и детей.

Говоря о химическом составе инсулина, следует отметить, что он содержит в себе аминокислоты и представляет своего рода пептидный гормон, имеющий две пептидные цепи, в формировании которых принимают участие аминокислотные остатки (их около 51 шт.). Пептидные цепи соединяются между собой дисульфидными мостиками, которые условно обозначают «А» и «В». Первый мостик включает в себя 21 аминокислотный остаток, второй – 30.

Химическая формула инсулина

Следует отметить, что сама структура гормона человека значительно отличается от инсулина животных, например, от гормона обезьяны, которая, казалось бы, намного ближе человеку, чем другие создания. Наиболее схожим с человеческим инсулином является гормон свиньи. Различия между ними заключаются лишь в отсутствии одного аминокислотного остатка в цепи «В».

Есть еще одно животное, в организме которого вырабатывается инсулин, который имеет схожее строение с гормоном человека. Это бык. Только у него отсутствует 3 аминокислотных остатка. Остальные животные, относящиеся к разряду млекопитающих, вырабатывают «свой» инсулин, и он по своей природе сильно отличается от человеческого.

Именно по этой причине для изготовления лекарственных препаратов часто используются материалы быка или свиньи. При этом нужно отметить, что именно инсулин животного происхождения лучше переносится больными, чем синтетические препараты, которые имеют практически одинаковое молекулярное строение с натуральным инсулином.

Инсулин и диабет

Как уже было сказано, инсулин отвечает за переработку и транспортировку глюкозы в клетки организма. Когда же происходят какие-либо сбои в работе гормона или его выработке, развивается такое заболевание, как сахарный диабет. Бывает он двух типов – 1 и 2.

При развитии СД1 выработка инсулина в организме либо снижается, либо полностью прекращается, что связано с нарушением целостности клеток поджелудочной железы. А при СД2 продуктивность этого гормона происходит в нормальном режиме, но по каким-то причинам клетки начинают терять к нему чувствительность и перестают вступать с ним в цепную реакцию. Поэтому организм не может использовать инсулин полноценно и также начинает откладывать его в крови.

Механизм развития сахарного диабета

И в первом, и во втором случае человек нуждается в применении лечебной терапии, так как при ее отсутствии в крови начинает скапливаться глюкоза, которая негативным образом сказывается на работе всего организма в целом.

В первую очередь от высокого уровня сахара в крови страдают:

сердце (развивается ишемическая болезнь, повышается риск развития инфаркта и инсульта);
головной мозг (клетки мозга повреждаются, работоспособность снижается, появляются проблемы со стороны ЦНС);
сосудистая система (на стенках сосудов появляются бляшки);
нервные волокна (у человека отмечается снижение чувствительности кожных покровов);
органы зрения (повреждаются зрительные нервы, что становится причиной развития ретинопатии);
почки (увеличивается риск развития нефропатии, почечной недостаточности и т.д.);
кожные покровы (они плохо заживают, что приводит к появлению трофических язв и возникновению гангрены) и т.д.

Учитывая все эти осложнения, к которым может привести повышенный уровень сахара в крови, больным сахарным диабетом необходимо постоянно проводить мероприятия по его нормализации. И для этого требует инсулин, который мгновенно расщепляет глюкозу, попадающую в организм вместе с пищей.

Следует отметить, что когда этот гормон вырабатывается естественным образом, он сначала проникает в желудок и переваривается в нем вместе с другими веществами, а только затем попадает в кровоток. Поэтому чтобы улучшить многочисленные действия гормона, врачи рекомендуют его вводить подкожным путем. Так он сразу же проникает в кровоток, где и начинает выполнять свои функции.

Действие инсулина

Ещё по теме:

Из чего производят инсулин

Инсулин – это основное лекарство для лечения больных сахарным диабетом 1 типа. Иногда он также используется для стабилизации состояния пациента...

Диабетическая гангрена нижних конечностей

Гангрена – это тяжелое заболевание, которое характеризуется некрозом (омертвением) тканей организма. При этом пораженная область приобретает темный цвет. Такой оттенок...

Также необходимо сказать, что организм каждого человека индивидуален и имеет свои особенности. Причины, по которым у человека развивается сахарный диабет, также различны, да и образ жизни, который он ведет, играет немаловажную роль в лечении этого недуга. И благодаря тому, что наука сделала немало шагов в своем развитии, она предлагает человечеству более 30 различных форм инсулина, которые позволяют подобрать препарат для каждого больного.

Естественно, что характеристика этих препаратов различна, да и действуют они все по-своему. Некоторые из них имеют быстрое действие, но действуют мало времени, другие же начинают работать только спустя несколько часов после введения, но обеспечивают поддержку уровня сахара в крови в нормальных пределах на протяжении всего дня.

Разновидности гормона

Говоря о том, какой бывает инсулин, следует отметить, что он различается по скорости своего действия. Поэтому его условно подразделяют на:

быстродействующий;
короткий;
средний;
длительный.

Быстродействующий инсулин начинает работать уже спустя 5 минут после введения и позволяет снизить уровень сахара в крови до нормальных значений за 10-15 минут. Максимальный эффект от его введения достигается спустя час, однако и действие его заканчивается очень быстро. Введение быстродействующего инсулина рекомендуется осуществлять во время еды. В зависимости от тяжести течения болезни и общего состояния больного, быстродействующий гормон часто вводят вместе с инсулином длительного действия.

Гормон короткого действия начинает работать спустя 30 минут после введения. Осуществлять поставку инъекции можно как перед едой, так и во время употребления пищи. Несмотря на то что действовать этот инсулин начинает на 25 минут позже, чем быстродействующий, он обеспечивает поддержание уровня сахара в крови в нормальных пределах гораздо дольше.

Инсулин короткого действия

Инсулины среднего действия часто используются с препаратами быстрого или короткого действия. Таким образом достигается максимальная эффективность лекарства, а уровень сахара в крови удерживается в пределах нормы около 6-8 часов.

А вот инсулины длительного действия считаются наиболее эффективными, так как их достаточно ставить всего 1-2 раза в сутки, чтобы обеспечить нормальные показатели уровня глюкозы в крови. Ставят такие инъекции, как правило, утром натощак и в комплексе с инсулинами короткого действия.

Препараты, которые перед введением смешиваются друг с другом, вводятся не более 2 раз в день. Причем постановку инъекций осуществляют за 15-20 минут до употребления пищи. Но следует отметить, что каждый организм по-своему реагирует на введение препарата. Его действие напрямую зависит также от того, какой именно образ жизни ведет больной, занимается ли он спортом или нет, имеет вредные привычки или нет, и т.д. Именно поэтому инсулины подбираются строго в индивидуальном порядке, с учетом всех вышеописанных факторов.

Источники и структура

Выше уже было рассмотрено, как влияет инсулин на человеческий организм и какова его роль. Теперь остается поговорить о том, как же добывают этот гормон и какую структуру он имеет. Все препараты на его основе выпускаются в жидкой форме. Концентрация их может быть разной, но основной является U-100 на 1 мл.

В самом растворе инсулина содержатся также и другие элементы, которые обеспечивают защиту препарата от размножения в нем вредоносных бактерий и способствующие поддержанию кислотно-щелочного баланса.

У некоторых людей такие добавки могут провоцировать развитие аллергических реакций. Хоть это и бывает редко, но если препарат используется впервые, следует быть очень осторожным.

Впервые синтетический инсулин был разработан в 1980 году. Его начали активно использовать для лечения сахарного диабета вместо препаратов животного происхождения. Но учитывая то, что синтетические средства не всеми пациентами переносятся хорошо, инсулины животного происхождения также активно применяются в медицинской практике и по сей день.

Места введения инсулина

Способы применения и виды

При развитии сахарного диабета 1 типа у женщин и мужчин всегда назначается курс лечения инъекциями инсулина. При этом врачом определяется индивидуальная дозировка, которая обеспечит нормализацию уровня сахара в крови у пациента с учетом его особенностей. Схема введения инсулина также вырабатывается индивидуально. Вводиться он может от 2 до 6 раз в сутки.

Оптимальным считается введение инсулина 4 раза в сутки. Это позволяет снизить вероятность развития осложнений и резкого ухудшения самочувствия больного. При этом используются различные способы введения этого препарата. Среди них наиболее распространенными являются:

Шприц. Это не обычный шприц, который используется для внутримышечного введения инъекций. Он имеет маленькую иглу и тонкий стержень, благодаря чему инъекции становятся безболезненными и простыми в постановке. Вводятся они в различные участки тела – бедра, плечи, живот, ягодицы и т.д. Но во всех случаях нужно соблюдать одно главное правило – введение препарата должно происходить подкожно, а не внутримышечно.
Шприц-ручка. Наиболее удобный вариант постановки инъекций инсулина. Такой шприц имеет специальную шкалу, при помощи которой удобно дозировать препарат. Некоторые разновидности шприц-ручек имеют картриджи и курок, которые облегчают процесс введения лекарства. Справляться с таким устройством могут даже дети.
Помпа. Еще один удобный и небольшой аппарат, который всегда можно носить с собой. Введение препарата осуществляется через равные промежутки времени посредством катетера, который устанавливается в районе живота. К катетеру присоединяется небольшая трубочка, через которую и вводится препарат.

Шприц-ручка

Эффект от введения инъекций

Инсулин представляет собой вещество, который принимает участие практически во всех обменных процессах, происходящих в организме. Он выступает в роли биокатализатора и обеспечивает насыщение клеток и тканей организма глюкозой. Помимо этого, данное вещество способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах, без которого также невозможны многие процессы.

Также инсулин обеспечивает повышение проницаемости биологических мембран для аминокислот и ионов, способствуя быстрому их потреблению клетками организма. Более того, данный гормон принимает активное участие в окислении фосфорилиров, необходимых для метаболизма глюкозы.

Глюкоза находится в интерстициальной жидкости клеток, а глюкогексокиназ внутри самих клеток. Когда они начинают взаимодействовать с инсулином, повышается проницаемость мембранных оболочек клеток, благодаря чему глюкоза успешно внедряется в цитоплазму клеток. При этом основная его задача заключается в ингибировании активности глюкозы-6-фосфатазы, которая катализирует гликогенолиз.

Механизм действия инсулина сложен, понять его человеку, далекому от науки и медицины, не так-то просто. Но следует отметить, что без него, действительно, не могут происходить многие процессы в организме. И когда резистентность к инсулину снижается или он перестает вырабатываться в организме, организм перестает потреблять глюкозу, что и приводит к повышению уровня сахара в крови. А это, в свою очередь, влечет появление таких симптомов:

учащенное мочеиспускание и повышение суточного количества выделяемой мочи до 6-10 л;
повышение уровня сахара в крови натощак до 6,7 ммоль/л и выше;
глюкозурия (до 10-12%);
уменьшение уровня гликогена в мышечных тканях и самой печени;
нарушение белкового обмена;
липидемия, которая характеризуется повышением уровня жиров в крови из-за нарушения процессов окисления;
повышение уровня кетоновых тел в крови (ацитоз).

Симптоматика, характерная для сахарного диабета

При недостатке инсулина в организме в работу включаются антагонисты, которые имеют противоположное ему действие. При этом повышается не только концентрация глюкозы в крови, но и аминокислот, а также свободных жирных кислот. Из-за этого у пациента начинают развиваться такие заболевания, как артериосклероз и ангиопатия.

Когда инсулин высвобождается из клеток поджелудочной, он вступает в цепную реакцию с клетками организма. После того как он проникает в них, он начинает свое действие, которое направлено на стимуляцию движения глюкозы и утилизацию жира.

Как уже было сказано выше, от выработки инсулина напрямую зависит синтез гликогена, который угнетает перевод аминокислот в глюкозу. По этой причине врачи рекомендуют делать инъекции инсулина сразу же после активных физических нагрузок, так как это благоприятно сказывается на росте мышечной ткани.

Нормальными показателями уровня глюкозы в крови у взрослого человека принято считать 3,3–5,5 ммоль/л. Если эти цифры ниже, то речь идет о гипогликемии, если выше – гипергликемии. Как бы это ни было странно, но гипогликемические состояния также свойственныи для диабетиков. Возникают они по разным причинам – несвоевременной постановке инъекции или чрезмерных физических нагрузок.

Норма сахара в крови

Но и гипогликемия, и гипергликемия являются очень опасными состояниями, так как они могут вводить человека в кому, при которой клетки головного мозга начинают испытывать кислородное голодание. А при дефиците кислорода она повреждаются, что негативным образом сказывается не только на функциональности головного мозга, но и на работоспособности всего организма.

Следует отметить, что уровень глюкозы в крови может повышаться не только у диабетиков на фоне недостаточной секреции инсулина, но и у совершенно здоровых людей. Происходит это, как правило, после употребления пищи. Высокий уровень глюкозы в данном случае может наблюдаться в течение нескольких часов, но потом уровень должен нормализоваться. Если же это происходит гораздо позже и наблюдается постоянно, то это серьезный повод, чтобы посетить врача и сдать все необходимые анализы на предмет выявления сахарного диабета. Помните, чем раньше он будет диагностирован, тем выше вероятность того, что вы сможете предотвратить развитие на его фоне осложнений.

Что такое инсулин