Инсулин: действие гормона, норма, виды, функции

Инсулин – биологически активное вещество, белковый гормон, который вырабатывается β-клетками островкового аппарата (островки Лангерганса) поджелудочной железы. Оказывает влияние на метаболические процессы всех тканей организма. Главная функция инсулина – снижение уровня глюкозы в крови. Нехватка данного гормона может привести к развитию сахарного диабета.

Строение молекулы инсулина

Молекула инсулина состоит из 2 полипептидных цепей, включающих 51 аминокислотный остаток: А-цепь (содержит 21 аминокислотный остаток) и В-цепь (содержит 30 аминокислотных остатков). Соединяются полипептидные цепи через остатки цистеина двумя дисульфидными мостиками, в A-цепи расположена третья дисульфидная связь.

Благодаря действию инсулина возрастает проницаемость плазматических мембран в отношении глюкозы, активируются основные ферменты гликолиза. Он оказывает влияние на превращение глюкозы в гликоген, происходящее в мышцах и печени, стимулирует синтез белков и жиров. Помимо этого, обладает антикатаболическим действием, подавляя активность ферментов, участвующих в расщеплении гликогена и жиров.

Традиционная или комбинированная инсулинотерапия характеризуется введением смеси препаратов короткой и средней/длинной продолжительности действия в одной инъекции. Она применима при лабильном течении диабета.

В случае, когда β-клетки вырабатывают недостаточно инсулина, развивается сахарный диабет 1-го типа. При диабете 2-го типа ткани и клетки неспособны должным образом реагировать на этот гормон.

Действие инсулина

Инсулин тем или иным образом затрагивает все виды обмена веществ в организме, но, в первую очередь, он участвует в углеводном обмене. Его действие обусловлено усилением скорости транспорта излишка глюкозы через мембраны клеток (за счет активации внутриклеточного механизма, регулирующего количество и эффективность мембранных белков, доставляющих глюкозу). В результате происходит стимулирование инсулиновых рецепторов, а также активируются внутриклеточные механизмы, влияющие на усвоение клетками глюкозы.

Жировая и мышечная ткани являются инсулинозависимыми. При поступлении пищи, богатой углеводами, гормон вырабатывается и вызывает повышение уровня сахара в крови. Когда показатель глюкозы в крови опускается ниже физиологического уровня, выработка гормона замедляется.

Благодаря инсулину происходит расщепление углеводов

Виды действия инсулина на организм:

• метаболическое: повышение усвоения глюкозы и других веществ клетками; активация ключевых ферментов процесса окисления глюкозы (гликолиза); рост интенсивности синтеза гликогена (ускоряется депонирование гликогена путем полимеризации глюкозы в клетках печени и мышц); падение интенсивности глюконеогенеза посредством синтеза в печени глюкозы из различных веществ;
• анаболическое: усиливает абсорбцию аминокислот клетками (чаще всего валина и лейцина); увеличивает транспорт в клетки ионов калия, магния и фосфат-ионов; повышает репликацию дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и биосинтез белка; ускоряет синтез жирных кислот с последующей их этерификацией (в печени и жировой ткани инсулин способствует преобразованию глюкозы в триглицериды, а при его недостатке происходит мобилизация жиров);
• антикатаболическое: угнетение гидролиза белков с уменьшением степени их деградации; уменьшение липолиза, снижающее поступление в кровь жирных кислот.

Инъекции инсулина

Норма инсулина в крови взрослого человека составляет 3–30 мкЕД/мл (до 240 пмоль/л). Для детей младше 12 лет этот показатель не должен превышать 10 мкЕД/мл (69 пмоль/л).

У здоровых людей уровень гормона колеблется в течение дня и достигает своего пика после приема пищи. Цель инсулинотерапии – не только поддержать этот уровень на протяжении всего дня, но и имитировать пики его концентрации, для чего гормон вводят непосредственно перед едой. Доза подбирается врачом индивидуально для каждого пациента с учетом уровня глюкозы в крови.

Базальная секреция гормона у здорового человека составляет около 1 ЕД в час, она необходима, чтобы подавлять работу альфа-клеток, продуцирующих глюкагон, являющийся основным антагонистом инсулина. При приеме пищи секреция усиливается до 1–2 ЕД на 10 г принятых углеводов (точное количество зависит от многих факторов, в т. ч. общего состояния организма и времени суток). Этот перепад позволяет установить динамическое равновесие, обусловленное повышенной выработкой инсулина в ответ на возросшую потребность в нем.

Концентрация глюкозы в крови регулируется глюкагоном и инсулином

У людей с сахарным диабетом 1-го типа выработка гормона снижена или же отсутствует полностью. В таком случае необходима заместительная инсулинотерапия.

Вследствие перорального приема гормон разрушается в кишечнике, поэтому его вводят парентерально, в виде подкожных инъекций. При этом чем меньше будут суточные колебания уровня глюкозы, тем ниже риск развития различных осложнений сахарного диабета.

При получении недостаточного количества инсулина возможно развитие гипергликемии, если же гормон поступил в избытке, вероятна гипогликемия. В связи с этим к инъекциям препарата следует относиться ответственно.

Основные симптомы гипогликемии

Снижающие эффективность терапии ошибки, которых следует избегать:

• применение препарата с истекшим сроком годности;
• нарушение правил хранения и транспортировки препарата;
• нанесение спирта на участок для инъекции (спирт оказывает разрушающее действие на гормон);
• использование поврежденной иглы или шприца;
• слишком быстрое извлечение шприца после инъекции (из-за риска потери части препарата).

Традиционная и интенсифицированная инсулинотерапия

Традиционная или комбинированная инсулинотерапия характеризуется введением смеси препаратов короткой и средней/длинной продолжительности действия в одной инъекции. Она применима при лабильном течении диабета. Основным преимуществом является возможность сократить количество инъекций до 1–3 в сутки, однако достичь полноценной компенсации углеводного обмена при таком способе лечения невозможно.

Традиционное лечение сахарного диабета:

• достоинства: простота введения препарата; отсутствие необходимости частого контроля гликемии; возможность проведения лечения под контролем глюкозурического профиля;
• недостатки: необходимость строгого соблюдения диеты, режима дня, сна, отдыха и физических нагрузок; обязательный и регулярный прием пищи, привязанный к введению препарата; невозможность поддержания уровня глюкозы на уровне физиологических колебаний; повышенный риск развития гипокалиемии, артериальной гипертонии и атеросклероза вследствие постоянной гиперинсулинемии, характерной для этого способа лечения.

Комбинированная терапия показана пациентам пожилого возраста в случае сложностей с усвоением требований интенсифицированной терапии, при психических расстройствах, низком образовательном уровне, потребности в постороннем уходе, а также недисциплинированным больным.

Инсулин позволят снизить уровень глюкозы в крови

Для проведения интенсифицированной инсулинотерапии (ИИТ) пациенту назначается доза, достаточная для утилизации поступающей в организм глюкозы, с этой целью вводятся инсулины, призванные имитировать базальную секрецию, и отдельно препараты короткого действия, обеспечивающие пики концентрации гормона после приема пищи. Суточная доза препарата состоит из инсулинов короткого и длительного действия.

У людей с сахарным диабетом 1-го типа выработка гормона снижена или же отсутствует полностью. В таком случае необходима заместительная инсулинотерапия.

Лечение сахарного диабета по схеме ИИТ:

• достоинства: имитирование физиологической секреции гормона (базальной стимулированной); более свободный режим жизни и распорядка дня у пациентов с использованием «либерализированной диеты» с вариабельностью времени приемов пищи и набора продуктов; улучшение качества жизни больного; эффективный контроль за метаболическими нарушениями, обеспечивающий предотвращение поздних осложнений;
• недостатки: необходимость систематического самоконтроля гликемии (до 7 раз в сутки), потребность в специальном обучении, изменение образа жизни, дополнительные затраты на учебу и средства самоконтроля, повышение склонности к гипогликемиям (особенно вначале ИИТ).

Обязательные условия применения ИИТ: достаточный уровень интеллекта пациента, способность к обучению, умение практической реализации приобретенных навыков, возможность приобрести средства самоконтроля.

Читайте также:

1. Анализ крови на сахар: норма, расшифровка, как подготовиться к сдаче

2. Норма сахара в крови для мужчин, женщин, беременных

3. Актрапид НМ

Виды инсулина

Медицинский инсулин бывает базальным или болюсным. Базальный действует на протяжении 24 часов, в связи с чем вводится 1 раз в сутки. Благодаря этому удается поддерживать постоянное значение уровня сахара в крови в течение всего времени действия препарата. Пик эффекта у такого инсулина отсутствует. Болюсный, попадая в кровь, вызывает быстрое снижение концентрации глюкозы и используется для коррекции ее уровня при приеме пищи.

Три основных характеристики (профиль действия) гормона инсулин:

• начало действия препарата – время от введения до попадания гормона в кровь;
• пик – период, когда снижение уровня сахара достигает своего максимума;
• общая продолжительность – промежуток времени, в который уровень сахара остается в пределах нормы.

Медицинский инсулин различается по скорости действия и видовому признаку

По продолжительности действия препараты инсулина с учетом профиля их действия разделяют на следующие группы:

• ультракороткий: действие непродолжительное, обнаруживается в крови в течение нескольких секунд после инъекции (от 9 до 15 мин), пик эффекта наступает через 60–90 минут, продолжительность действия – до 4 часов;
• короткий: действие начинается через 30–45 мин и длится 6–8 часов. Пик эффективности приходится на 2–4 часа после инъекции;
• средней продолжительности: эффект наступает спустя 1–3 часа, пик – 6–8 часов, продолжительность – 10–14, иногда до 20 часов;
• длительного действия: продолжительность 20–30 часов, иногда до 36 часов, данный вид гормона не имеет пика действия;
• сверхдлительного действия: продолжительность до 42 часов.

При применении инсулина пролонгированного действия могут быть назначены 1–2 инъекции в сутки, короткодействующего – 3–4. Если необходимо быстро скорректировать уровень глюкозы, используются препараты ультракороткого действия, так как они позволяют добиться этого в более короткий срок. Смешанные инсулины содержат гормон и короткого, и пролонгированного действия, при этом их соотношение бывает от 10/90% до 50/50%.

Дифференциация инсулинов по видовому признаку:

• крупного рогатого скота – разница с человеческим составляет 3 аминокислоты (в России не используется);
• свиной – разница с человеческим в 1 аминокислоту;
• китовый – отличается от человеческого 3 аминокислотами;
• человеческий;
• комбинированный – включает экстракты поджелудочных желез разных видов животных (на данный момент уже не применяется).

Жировая и мышечная ткани являются инсулинозависимыми. При поступлении пищи, богатой углеводами, гормон вырабатывается и вызывает повышение уровня сахара в крови.

Классификация по степени очистки гормона:

• традиционный: экстрагируется кислым этанолом, в процессе очистки фильтруется, высаливается и многократно кристаллизуется (данный способ не обеспечивает очистку препарата от примесей других гормонов поджелудочной железы);
• монопиковый: пройдя традиционную очистку, он подвергается фильтрации на геле;
• монокомпонентный: проходит более глубокую очистку с помощью молекулярного сита и ионообменной хроматографии на DEAE-целлюлозе. При данном методе очистки степень чистоты препарата составляет 99%.

Препарат вводится подкожно с помощью инсулинового шприца, шприца-ручки или инсулиновой помпы-дозатора. Наиболее распространено введение шприц-ручкой, менее болезненное и более удобное в применении по сравнению с обычным инсулиновым шприцом.

Инсулиновая помпа позволяет эффективно контролировать уровень глюкозы

Инсулиновая помпа преимущественно применяется в США и Западной Европе. К ее достоинствам можно отнести максимально точную имитацию физиологической секреции инсулина, отсутствие необходимости самостоятельно вводить препарат, возможность практически безошибочно контролировать уровень глюкозы в крови. К недостаткам относится сложность устройства, вопрос его фиксации на пациенте, осложнения от постоянно находящейся в теле иглы для подачи дозы гормона. На данный момент инсулиновая помпа является наиболее перспективным устройством для введения препарата.

Кроме того, уделяется особое внимание разработке новых методов инсулинотерапии, способных создавать постоянную концентрацию гормона в крови и автоматически вводить дополнительную дозу при повышении уровня сахара.

Видео с YouTube по теме статьи: