Syntéza inzulínu

Syntéza inzulínu je indukován v organismu při jídle. Inzulin je hormon, který indukuje, aby buňky přijímaly glukózu přes buněčnou membránu. Snížení syntézy inzulínu vede ke zvýšení hladiny cukru v krvi.

Co je to syntéza inzulínu?

Inzulín je jediný hormon v těle, který může snížit hladinu cukru v krvi. Syntéza inzulínu je vždy nezbytná, pokud se sacharidy přijímají s jídlem. Syntéza inzulínu probíhá v Langerhansových buňkách slinivky břišní.

Pokud se vytvoří příliš málo inzulínu, hladina cukru v krvi stoupne, protože glukóza již není transportována do buněk. Nadměrná syntéza inzulínu vede k nízké hladině cukru v krvi (hypoglykémie) s chutím jídla, neklidem a ohroženým poškozením nervů.

Syntéza inzulínu probíhá v intervalech a je vždy stimulována příjmem potravy. Pokud je příjem uhlohydrátů snížen, například kvůli hladovění, hladina cukru v krvi klesá. Vytváří se více glukagonu než antagonista inzulínu. Glukagon zvyšuje hladinu cukru v krvi prostřednictvím glukoneogeneze. Výsledkem je, že sekrece inzulínu klesá a jeho syntéza je omezená.

Celkově je syntéza inzulínu součástí složitého regulačního mechanismu, který udržuje hladinu cukru v krvi konstantní.

Funkce a úkol

Poskytování inzulínu zajišťuje, že tělo je zásobováno energií a stavebními kameny. Inzulín má anabolický účinek na metabolismus. Produkce inzulínu zahrnuje jak syntézu inzulínu, tak sekreci inzulínu.

Inzulín je produkován a uchováván v ostrůvkových buňkách Langerhans v pankreatu. Když hladina cukru v krvi stoupne, glukóza vstupuje do beta buněk ostrůvků Langerhans prostřednictvím vesikul, které okamžitě uvolňují uložený inzulín. Současně je stimulována syntéza inzulínu.

Nejprve se na ribozomech vytvoří neaktivní preproinzulinová molekula se 110 aminokyselinami. Tento preproinzulin sestává ze signální sekvence s 24 aminokyselinami, řetězce B s 30 aminokyselinami, dvou dalších aminokyselin a řetězce C s 31 aminokyselinami, dalších dvou aminokyselin a řetězce A s 21 aminokyselinami.

Po vytvoření je protažená molekula složena vytvořením tří disulfidových můstků. Dva disulfidové můstky spojují řetězce A a B. Třetí disulfidová skupina je v řetězci A. Preproinzulin je původně umístěn v endoplazmatickém retikulu. Odtud je transportován přes membránu, aby se dostal do Golgiho aparátu.

Během průchodu ER membránou se signální peptid odštěpí, který pak zůstane v cisternách endoplazmatického retikula. Po oddělení signální sekvence se vytvoří proinzulin, který má 84 aminokyselin. Poté, co byl začleněn do Golgiho aparátu, je tam uložen.

Pokud existuje stimul k uvolnění, je řetězec C odštěpen působením specifických peptidáz. Nyní se vytvoří inzulín, který se skládá z A-řetězce a B-řetězce. Oba řetězy jsou spojeny pouze dvěma disulfidovými můstky. Třetí disulfidová skupina je umístěna uvnitř řetězce A pro stabilizaci molekuly.

Inzulín je pak uložen ve vesikulách Golgiho aparátu ve formě komplexů zinek-inzulín. Vytvoří se hexamery, které stabilizují strukturu inzulínu. Uvolňování inzulínu je spouštěno určitými stimuly. Hlavním spouštěcím stimulem je zvýšení hladiny cukru v krvi. Přítomnost různých aminokyselin, mastných kyselin a hormonů však také má stimulační účinek na uvolňování inzulínu.

Spouštěcí hormony zahrnují sekretin, gastrin, GLP-1 a GIP. Tyto hormony se vytvářejí vždy, když jíte. Po požití dochází k vylučování inzulínu ve dvou fázích. V první fázi se uložený inzulín uvolní, zatímco ve druhé fázi se znovu syntetizuje. Druhá fáze není dokončena, dokud hyperglykémie neskončí.

Nemoci a nemoci

Při narušení syntézy inzulínu se zvyšuje hladina cukru v krvi. Chronický nedostatek inzulínu se nazývá diabetes mellitus. Existují dva typy diabetu, diabetes typu I a diabetes typu II.

Diabetes typu I je absolutní nedostatek inzulínu. Pokud Langerhansovy ostrůvkové buňky chybí nebo jsou způsobeny chorobou, nevytváří se příliš málo nebo žádný inzulín. Možnými příčinami jsou závažný zánět slinivky břišní nebo autoimunitní onemocnění. Hladina cukru v krvi je v této formě diabetu extrémně vysoká. Bez náhrady inzulínem vede nemoc k úmrtí.

Diabetes typu II je způsoben relativním nedostatkem inzulínu. Přitom se vytvoří dostatečné množství inzulínu a sekrece inzulínu se dokonce zvýší. Inzulínová rezistence se však zvyšuje, protože účinnost inzulínu je snížena v důsledku nedostatku receptorů. Slinivka musí produkovat více inzulínu k dosažení stejných účinků. Tato zvýšená syntéza inzulínu vede k dlouhodobému vyčerpání Langerhansových ostrůvků. Rozvíjí se diabetes typu II.

V souvislosti s poruchami hormonální regulace může také dojít ke zvýšené hladině cukru v krvi. Se zvýšenou aktivitou kortizolu se z glukoneogeneze produkuje více glukózy z aminokyselin. Výsledkem je neustálá stimulace syntézy inzulínu, aby se opět snížila hladina cukru v krvi. Přebytek glukózy je transportován do tukových buněk, kde dochází ke zvýšené tvorbě tuku. Vyvine se kmenová obezita. Tato nemoc je známá jako Cushingův syndrom.

Trvale vysoká úroveň syntézy inzulínu může být také vyvolána nádorem v Langerhansových ostrůvkových buňkách. Je to hyperinzulinismus, který je často vyvolán inzulinomem a vede k opakované hypoglykémii.