Чем вырабатывается инсулин в организме

Чем вырабатывается инсулин в организме

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.

Читайте также:  Обозначьте цифрами и запишите места образования пролежней

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).

Инсулин играет решающую роль в функционировании организма.

Он стабилизирует глюкозу в крови, а повышения либо понижения его уровня провоцируют патологии.

Чтобы понять механизм процессов в организме, важно узнать, какой железой вырабатывается инсулин, и какая норма для человека.

Что такое инсулин

В составе инсулина 51 аминокислота, что образуют 2 полипептидные цепочки. Для ученых известно, что такое инсулин человеческий и также животных (большого рогатого скота, свиней).

В гормоне животного происхождения на 1 аминокислоту больше.

Естественно при диабете действенным является инсулин человеческого типа, но также и высокого качества считается полусинтетический (в гормоне свиного типа заменяют 1 аминокислоту), биосинтетический (кишечную палочку на уровне генной инженерии побуждают воспроизводить гормон).

Какой орган его вырабатывает

Орган, который вырабатывает инсулин, называется поджелудочной железой. Это продолговатой формы железа с системными протоками, размещается в брюшине. Через протоки выводится поджелудочный сок в двенадцатиперстную кишку.

В состав поджелудочной железы, где вырабатывается инсулин, входит тело, хвост, головка. Каждая с этих частей имеет разную функцию для пищеварительной системы. На органе находится много клеток, которые имеют название островки. Именно в них происходит производство инсулина.

Вокруг них находится большое количество капилляров, которые доставляют питательные вещества. Вес 1 000 000 островков — 2 грамма, это не больше 3% от веса всей железы. Невзирая на такие микроскопические параметры, островки имеют витамины: A, B, D, PP.

Поджелудочная железа усиливает свою работу после приема пищи, но между приемами, во время сна наблюдается небольшой выброс инсулина.

Поджелудочная — это единственный орган, который вырабатывает инсулин в организме человека. Наиболее зависимыми клетками от инсулина являются мышечные и жировые, которые содействуют кровообращению, дыханию, движению. Мышцы, участвующие в движении, не могут нормально работать без инсулина. Во всей клеточной массе 2/3 инсулинозависимых тканей.

Читайте также:  Почему на волосах завязываются узелки

Функции инсулина

Инсулин участвует в метаболизме многих органов и тканей. Первоначальная задача, которая выполняется гормоном – стабилизация глюкозы в организме.

К функциям причисляют:

  • увеличение выборочной проницательности цитоплазматических мембран,
  • активизация биосинтеза гликогена из глюкозы в мышцах и печени (человек после усиленного выполнения физических упражнений расходует гликоген, который превращен в энергию),
  • подавление ферментативной работы белков, что расщепляют жиры и гликоген,
  • активизация ферментов, изменяющих процессы гликогена.

С возрастом правильное функционирование органа уменьшается, потому после 40 лет необходимо мониторить уровень глюкозы и инсулина, чтобы на первых этапах диагностировать развитие патологии.

При потреблении большого количества углеводов, происходит превращение в гликоген, который сосредотачивается в печени. При переедании излишек углеводов образуют жировые ткани, при этом человек имеет неограниченные возможности для скапливания жира.

Процесс нейтрализации сахара

Для того чтобы стабилизировать уровень сахара, проходит несколько этапов:

  • увеличивается проходимость клеточной мембраны, в ходе чего клетки всасывают сахар,
  • превращение глюкозы в гликоген, который образует запас в мышцах и печени.

Таким образом, уровень глюкозы снижается. Поджелудочная железа вырабатывает гормон – антагонист инсулину – глюкагон. Именно он участвует преобразовании гликогена в сахар.

Норма инсулина у здорового человека

При нормальной работе поджелудочной железы вырабатывает от 3 — 20 мкЕД/мл. При беременности уровень инсулина увеличивается и находится в рамках 6 — 27 мкЕД/мл. У пожилых людей гормон доходит до уровня 27 мкЕД/мл.

Чтобы иметь правильные результаты анализов работы железы, кровь на обследование сдают натощак. Если хоть немного покушать, то начинается усиленная выработка гормона, в результате чего инсулин будет повышен. Гормон стресса притормаживает вырабатывание инсулина.

У маленьких детей поджелудочная железа работает на одном уровне, что до еды, что после. Потому если необходимо сдать кровь на обследование, то гормон, в зависимости от приема пищи, не меняется. Начиная с периода полового созревания, количество гормона после приема пищи увеличивается, как у взрослого человека.

Как увеличить либо уменьшить уровень инсулина

Если поджелудочная железа вырабатывает недостаточно гормона, то важно его повышать. Кроме инъекций инсулина можно делать гимнастику, прогуливаться пешком, употреблять те продукты питания, которые стимулируют работу железы.

Когда инсулин появляется в избытке, приписывают диету, работают над снижением веса, выполняют специальные упражнения под наблюдением тренера ЛФК.

Патологии, связанные с инсулином

При любых изменения в работе поджелудочной железы возникают проблемы со здоровьем. Высокий уровень инсулина свидетельствует об опухоли. При повышенном количестве происходит недостаточное потребление глюкозы, что вызывает сахарный диабет. При недостатке гормона активизируется белок, который переносит сахар, и глюкозные молекулы сосредотачиваются в крови.

По причине большого количества сахара, кровь сгущается в тромбы. Они препятствуют перемещению полезных веществ и кислорода по сосудам. Наблюдается голодание и атрофирование клеток и тканей. Тромбоз служит причиной появления варикоза, лейкоза, а иногда приводит к смерти человека.

Нарушение метаболизма влечет недостачу глюкозы, в результате чего тормозятся внутриклеточные процессы. Клетки не растут и не обновляются. Глюкоза не превращается в гликоген (энергетический запас). Потому при нагрузке расходуются не жировые ткани, а мышечная масса. Человек теряет вес, обретает слабую, дистрофичную форму.

При нарушении выработки инсулина происходит другой процесс – нарушается усвояемость важных для организма аминокислот (они служат основой для синтеза белка). Нарушается энергетический обмен, в результате человек набирает вес.

Внутренние процессы влияют на жизнедеятельность человека. Сложнее становится выполнять простые каждодневные дела, мучают головные боли, головокружения, тошнота, иногда даже обмороки. При снижении веса, чувствуется сильный голод.

Нарушение функциональности поджелудочной спровоцировано факторами:

  • переедание,
  • стрессы, усиленное занятие спортом,
  • заболевания, понижающие иммунитет,
  • неправильное питание, прием чрезмерного количества углеводов.

В таком состоянии глюкоза скапливается в плазме, прекращает попадать в нужном количестве в клетки. Откладывается на суставах, вызывая дополнительные заболевания костно-суставного аппарата.

Сбои функциональности поджелудочной железы провоцирует дальнейшие проблемы со здоровьем, происходит:

  • развитие заболеваний сетчатки глаза, слепота,
  • изменения в работе почек,
  • изменения в сердечно-сосудистой системе (инсульты, инфаркты),
  • снижается чувствительность, судороги в конечностях.

Диабет спровоцирован сбоями инсулина, уменьшает продолжительность жизни как минимум на 10 лет.

Типы диабета

Различают 2 типа болезни. При сахарном диабете 1 типа наблюдается низкое количество инсулина, потому пациенты нуждаются в регулярных инъекциях гормона. Инсулин водят внутримышечно. Как правило, он животного происхождения либо синтетического. Уколы делают в область живота, плеч, лопаток, бедро.

Диабет 2 типа имеет высокий инсулин, но организм не воспринимает его. Развивается гипергликемия хронической формы. Потому важно употреблять сахаропонижающие препараты. При этом важно соблюдать диету, которая позволяет стабилизировать состояние здоровья в обоих случаях. Иногда в период вынашивания ребенка повышается инсулин, который после родов стабилизируется.

Человеческий организм – единая система, и регуляция гормона — многоуровневый и сложный процесс. Если нарушается работа одного органа, это влечет развитие других болезней. Чтобы уменьшить риск возникновения сбоев в поджелудочной железе, важно вести здоровый образ жизни, избегать стрессов. При признаках изменения уровня инсулина в крови необходимо пройти обследования.

Инсулин – вещество белковой природы, гормон, вырабатываемый железой смешанной секреции. Еще в 1869 году молодой медик-студент Поль Лангерганс, исследуя органы пищеварительной системы, обратил свое внимание на особые клетки, равномерно расположенные по железе. Позже было установлено, что эти клетки вырабатывают инсулин. А какой же орган отвечает за выработку гормона инсулина? Как называются клетки, в которых происходит выработка инсулина в организме?

Читайте также:  Писк в голове в тишине

Роль инсулина

Инсулин в организме человека оказывает множественное действие на обмен веществ (метаболизм) органов и тканей. Основная функция — снижение глюкозы в крови. Также гормон:

  • увеличивает избирательную проницаемость цитоплазматических мембран;
  • активирует биосинтез гликогена из глюкозы в мышцах и печени;
  • подавляет ферментативную функцию белков, расщепляющих жиры и гликоген;
  • активирует ферменты, катализирующие процессы гликолиза (бескислородного расщепления глюкозы).

История открытия

В 1889 году физиолог Оскар Минковски, чтобы доказать, что поджелудочная железа не принимает участие в процессах пищеварения, удалил ее у подопытной собаки. Через некоторое время было замечено, что увеличилось количество насекомых (мух), слетавшихся на мочу животного. Причина – в моче повысилось содержание сахара.

В 1901 году было четко установлено, что разрушение особых клеток в железе приводит к развитию сахарного диабета.

1921 год – год открытия инсулина румынским физиологом Никола Паулеско.

11 января 1922 года – первая инъекция подростку. 1923 год – Маклауд и Бантинг удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за эффективный способ получения гормона в промышленных масштабах.

1958 год – британский биолог Фредерик Сенгер определил структуру инсулина, стал Нобелевским лауреатом. Через 40 лет Нобелевская премия была присуждена Дороти Кроуфут Ходжкин за открытие пространственного строения вещества.

Инсулин – полипептид, состоящий из 51 аминокислоты, образующих две полипептидные цепочки. Структуры цепочек А и В не симметричны.

Физиологами хорошо изучен инсулин не только человеческий, но и гормон, получаемый из поджелудочной железы свиней или крупного рогатого скота. Свиной белок отличается от человеческого всего одной аминокислотой.

При сахарном диабете лучшим эффектом обладают инсулины, подобные человеческому. Их получают таким способом:

  • Полусинтетический инсулин. В свином инсулине заменяют всего одну аминокислоту.
  • Биосинтетический инсулин. Кишечную палочку, используя методы генной инженерии, заставляют продуцировать гормон, идентичный человеческому.

Где рождается инсулин

Инсулин вырабатывается в поджелудочной железе – продолговатом органе, который расположен в брюшной полости. Орган образован железистой тканью и системой протоков. Эти протоки выводят поджелудочный сок в двенадцатиперстную кишку. Эта часть железы называется железой внешней секреции. Другая часть железы обладает функцией желез внутренней секреции.

Вырабатывается гормон бета-клетками островков Лангерганса. Железа содержит около двух миллионов островков, которые составляют всего 1-2 % массы железы и продуцируют четыре гормона, из них 75% — клетки, продуцирующие инсулин. Гормон высвобождается в панкреатическую вену, затем поступает в печеночную вену, кровеносное русло большого круга кровообращения. Поджелудочная железа – единственный орган, вырабатывающий гормон инсулин. Инсулин – единственное биологически активное вещество, снижающее уровень глюкозы в крови.

Показатели нормы

Какая норма инсулина в крови человека? В норме панкреатическая железа вырабатывает от 3 до 20 мкЕд/мл. Здоровая железа продолжает синтезировать инсулин в таком количестве. Пациентам нужно знать, когда сдавать кровь на определение уровня глюкозы или инсулина? Только натощак. Почему? Потому что после еды поджелудочный орган производит гормон в повышенном количестве.

Если поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин в недостаточном для усвоения глюкозы количестве, развивается сахарный диабет. У заболевшего человека глюкоза накапливается в плазме крови, перестает в достаточном количестве проникать внутрь клеток. Медикам известно, какие причины приводят к тому, что не вырабатывается достаточное количество гормона. Это:

  • нарушение режима питания, употребление большого количества углеводов;
  • переедание;
  • постоянные стрессы, чрезмерные физические нагрузки;
  • болезни инфекционные, снижающие иммунитет.

Как повысить уровень инсулина в крови

При недостатке инсулина нужно принять все меры, чтобы повысить его выделение. Больным, интересующимся, как увеличить выработку инсулина в организме, нужно знать, какие при этом меры должны приниматься. Например, чем можно заменить сахар, какие из продуктов питания стимулируют выработку гормона поджелудочной железы. Повысить уровень гормона можно при помощи введения инъекционного препарата, принимающего человеком самостоятельно. Нужно делать зарядку, ходить пешком.

Как понизить уровень инсулина в крови

Если поджелудочная железа вырабатывает инсулин в избытке, необходима диета, медикаментозная терапия, физические упражнения. Нужно стараться избавиться от избыточного веса, откорректировать рацион, выполнять все назначения эндокринолога, стараться избегать стрессов.

Основные правила для снижения уровня гормона:

  • Снизить количество приемов пищи, стараться делать перерывы до 8-10 часов между приемами пищи. Меньше употреблять легких углеводов.
  • При составлении меню обращать внимание на гликемический и инсулиновый индексы продуктов.
  • Заниматься дома или посещать 3-4 раза спортивный зал или кабинет ЛФК. Проводить занятия под контролем тренера-специалиста.

Итак, ответ на вопрос, какой человеческий орган вырабатывает инсулин, однозначный – поджелудочная железа. Биосинтез инсулина происходит в клетках островков Лангерганса. Основная функция гормона – усвоение глюкозы клетками. Каждому человеку, особенно после 40 лет, нужно следить за уровнем глюкозы и инсулина, чтобы не пропустить развитие серьезного заболевания – инсулинозависимого или инсулинонезависимого диабета.

Видео

Ссылка на основную публикацию
Человек плохо видит в даль это
Наиболее распространенными офтальмологическими заболеваниями являются дальнозоркость и близорукость. Причиной этого может быть наследственность или влияние негативных факторов. Состояние, когда человек...
Чай чтобы забеременеть
Автор фото, Hulton ArchiveGetty Images Сейчас собрано еще мало надежных данных о связи между питанием и шансами забеременеть Устрицы и...
Частичная ампутация ногтевой фаланги
Среди повреждений, сопровождающихся частичным отрывом дистальной фаланги, наиболее часто наблюдается отрыв ногтевого отростка концевой фаланги или разрушение его вместе с...
Человек характеризуется
Интенсивность физической активности Интенсивность — это темп занятий физической активностью или величина усилий, необходимых для осуществления какого-либо вида активности или...
Adblock detector