Доброго дня, уважаемые читатели!
Сегодня публикую обзорную статью, посвященную вопросам синтеза и секреции инсулина.
Инсулин — гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен веществ практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови.
Инсулин состоит из двух аминокислотных цепей А и В, которые соединены дисульфидными мостиками, посредством аминокислоты цистеина и один дисульфидный мостик находится внутри цепи А.
Всего инсулин состоит из 51 аминокислоты. Короткая цепь А состоит из 21, а длинная цепь В, соответственно, из 30 аминокислот.
Рассмотрим структуру созревания инсулина.
Инсулин секретирует поджелудочная железа, конкретнее, островки Лангерганса. Островки, в свою очередь, состоят из нескольких типов клеток. Это, занимающие центральную позицию островка, бэта клетки, продуцирующие инсулин; вокруг них расположены альфа клетки, отвечающие за выработку глюкагона; между и вокруг альфа и бэта клеток, в хаотичном порядке, находятся дельта клетки, продуцирующие соматостатин.
Как же происходит созревание инсулина?
Ген, ответственный за синтез инсулина, локализуется на коротком плече 11 хромосомы.
После считывания информации в результате транскрипции, м-РНК выходит через ядерные поры из ядра и соединяется с рибосомой, синтезируется сигнальный пептид, позволяющий комплексу м-РНК – рибосома заякориться на шероховатом (богатом рибосомами) ЭПР, где, собственно, и образуется препроинсулин.
Эндопептидаза шЭПР отрезает сигнальный пептид от цепи В, превращая препроинсулин в проинсулин, представляющий из себя цепь А, цепь В и, связывающую их, цепь С.
Далее, в процессе фолдинга белка, инсулин обретает свою нативную конформацию. Появляются дисульфидные мостики между А и В цепями и внутренний мостик у А цепи.
После проинсулин транспортируется в клеточный аппарат Гольджи, где эндопептидаза аппарата удаляет С цепь.
Таким образом проинсулин превращается в зрелый инсулин, состоящий только из двух цепей А и В.
Для диагностики выработки инсулина, в клинической практике, важное значение имеет прямая корреляция и эквивалентность количества зрелого инсулина и С-пептида, у которого Т ½ значительно больше, нежели у самого инсулина.
После всех этих превращений, инсулин секретируется в кровь.
Каким же образом и за счет чего происходит процесс секреции инсулина в кровь?
Главным стимулом выброса зрелого инсулина в кровяное русло из везикул бэта – клеток островков Лангерганса, является повышение уровня сахара в крови.
На поверхности бэта – клетки присутствуют специфические белки – переносчики глюкозы ГЛЮТ2, обеспечивающие перенос глюкозы из крови в клетку путем облегченной диффузии.
Дадим этому белку определение.
GLUT2 (ГЛЮТ2, глюкозный транспортёр тип 2) — белок — переносчик глюкозы, осуществляющий перенос глюкозы через клеточную мембрану посредством облегченной диффузии.
Это основной переносчик глюкозы между печенью и кровью, также он принимает участие в почечной реабсорбции глюкозы. Также способен переносить фруктозу.
GLUT2, в отличие от GLUT4, не регулируется инсулином.
У человека данный белок кодируется геном SLC2A2, который локализован на 3-й хромосоме.
GLUT2 имеет высокую глюкозную ёмкость, но низкую аффинность (сродство) к ней, и поэтому функционирует как часть «глюкозного сенсора» в бэта — клетках поджелудочной железы. Является очень эффективным переносчиком глюкозы.
Оказавшись внутри клетки, глюкоза фиксируется в ней путем фосфорилирования по шестому атому углерода, превращаясь в глюкозо – 6 – фосфат и не подлежит обратной диффузии из клетки, теряя способность связываться с ГЛЮТ2.
Этому процессу способствуют ферменты: глюкокиназа или гексокиназа. Активность того или иного фермента зависит от концентрации самой глюкозы внутри клетки.
Далее, глюкозо – 6 – фосфат превращается в две молекулы пирувата. Пируват проходит наружную и внутреннюю мембраны митохондрий с пластинчатыми кристами.
В процессе декарбоксилирования пирувата в матриксе митохондрий, образуется ацетил КОА, который поступает в цикл трикарбоновых кислот.
Главным результатом этих превращений является синтез большого количества АТФ и уменьшение АДФ в бэта – клетке.
На поверхности бэта – клеток островков Лангерганса, находятся АДФ – АТФ зависимые каливые каналы, которые открыты при низком уровне АТФ и значимом уровне АДФ. АТФ и АДФ для этих каналов играют роль сигнальных молекул.
При увеличении количества внутриклеточной АТФ, каналы закрываются, препятствуя миграции К+ из клетки и начинает расти мембранный потенциал клетки, который, доходя до уровня (в среднем) минус 50 мВ, открывает потенциал – зависимые кальцевые Са++ каналы.
Все это обуславливает накопление Са++ внутри бэта – клетки.
Инсулин хранится в везикулах бэта – клеток в связанном с цинком состоянии.
Образуя цинк – инсулин комплекс, один атиом цинка связывает шесть молекул инсулина.
При повышении концентрации Са++, везикулы бэта – клеток передвигаются к мембране, а инсулин освобождается от связи с цинком.
Именно этот факт является важнейшим фактором и определяет процесс секреции зрелого инсулина из везикул бэта – клеток островков Лангерганса в кровь.
Здоровья, Знаний и Успеха!
С уважением, Сергей Александров.