Ινσουλίνη
Η ινσουλίνη είναι ορμόνη που παράγεται σε ειδική μοίρα του παγκρέατος (και συγκεκριμένα από ομάδες κυττάρων που ονομάζονται νησίδια του Λάνγκερχανς) ή Β-κύτταρα. Τα κύτταρα αυτά πρώτα παράγουν ένα πρόδρομο μόριο την προ-προϊνσουλινη, η οποία μετατρέπεται σε προϊνσουλίνη μετά την αφαίρεση της αλληλουχίας σήματος που υπάρχει στο αμινοτελικό άκρο της προ-προϊνσουλίνης. Κατόπιν, με την πρωτεολυτική απομάκρυνση ενός εξωτερικού τμήματος της προϊνσουλίνης προκύπτει τελικά το μόριο της ινσουλίνης. Παίζει πρωτεύοντα ρόλο στον μεταβολισμό των υδατανθράκων (σακχάρων), λιπών και πρωτεϊνών του οργανισμού[1]. Η ινσουλίνη δρα σε όλους τους ιστούς του σώματος (ιδιαίτερα όμως στο ήπαρ, στους μυς και στο λιπώδη ιστό), βοηθώντας στην πρόσληψη της γλυκόζης από τα κύτταρα. Εκτός από αυτή τη λειτουργία της για τη ρύθμιση της γλυκόζης η ινσουλίνη εμπλέκεται και στη διατήρηση επαρκών ενεργειακών αποθεμάτων ούτως ώστε να καθίσταται εφικτή η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή. Το γεγονός ότι το κεντρικό νευρικό σύστημα παίζει ρόλο-κλειδί και στις δύο προαναφερόμενες λειτουργίες, και ότι τόσο το σωματικό βάρος όσο και η γλυκόζη του αίματος ρυθμίζονται κατά κύριο λόγο από την ίδια ορμόνη, αποτελεί αντικείμενο συνεχούς έρευνας. Η σημασία της ινσουλίνης στην εγκεφαλική λειτουργία έχει μελετηθεί πολύ λιγότερο σε σχέση με τον ρόλο της στην περιφέρεια. Παρόλα αυτά, η πλειοτροπική φύση της δράσης της ινσουλίνης στο κεντρικό νευρικό σύστημα έχει υπάρξει το αντικείμενο πληθώρας αξιολογήσεων [2][3].
Τα βήτα παγκρεατικά κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να ανιχνεύουν τα επίπεδα της γλυκόζης στο αίμα με αποτέλεσμα να εκκρίνουν ινσουλίνη όταν τα επίπεδα γλυκόζης είναι υψηλά και να εμποδίζουν την απομάκρυνση της γλυκόζης από την κυκλοφορία του αίματοσ όταν τα επίπεδα είναι χαμηλά [4]. Το δεύτερο πραγματοποιείται μετά την έκκριση γλυκαγόνης από τα άλφα παγκρεατικά κύτταρα [4]. Οι δύο παραπάνω μηχανισμοί είναι οι κύριοι ρυθμιστές της ομοιόστασης της γλυκόζης [4].
Η ινσουλίνη, αλληλεπιδρώντας με άλλα ρυθμιστικά πεπτίδια και νευροδιαβιβαστές, μπορεί να ενεργοποιήσει διεργασίες που σχετίζονται με την τροφική συμπεριφορά, τη μάθηση και τη μνήμη, ενώ δυνητικά εμπλέκεται και στην ενδοεπικοινωνία εγκεφαλικών δομών, και πιο συγκεκριμένα του υποθαλάμου και του μεταιχμιακού συστήματος. Είναι γενικά αποδεκτό ότι η αποδοτική δράση της ινσουλίνης στον εγκέφαλο είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ενέργειας, των επιπέδων της γλυκόζης και της λιπιδικής ομοιόστασης [5][6][7][8].
Η ανεπάρκεια της ινσουλίνης προκαλεί τη νόσο του σακχαρώδη διαβήτη (τύπου 1 ή τύπου 2). Η ορμόνη αυτή έχει παρασκευαστεί συνθετικά από το 1921 και χορηγείται σε ασθενείς με σακχαρώδη διαβήτη. Παρασκευάζεται και με βάση την ινσουλίνη από ζώα, κυρίως χοίρους. Σήμερα παρασκευάζεται - με την τεχνική της γενετικής μηχανικής - και από βακτήρια.
Χημική δομή
ΕπεξεργασίαΑποτελείται από 2 πολυπεπτιδικές αλυσίδες οι οποίες ενώνονται μεταξύ τους με δισουφλιδικούς δεσμούς. Συνολικά αποτελείται από 51 αμινοξέα. 21 Στην α-αλυσίδα και 30 στη β-αλυσίδα.
Σύνθεση και ρύθμιση σύνθεσης της ινσουλίνης
ΕπεξεργασίαΗ ινσουλίνη είναι μια μικρή πρωτεΐνη. Αποτελείται από μια α – αλυσίδα 21 αμινοξικών καταλοίπων που είναι συνδεδεμένη με μια β – αλυσίδα 30 αμινοξικών καταλοίπων με δυο δισουλφιδικές γέφυρες.[9] Η προ – ινσουλίνη όπως προαναφέρθηκε συντίθεται στα β – κύτταρα των παγκρεατικών νησιδίων του Λάνγκερχανς και στη συνέχεια αποκόπτεται από ειδικά ένζυμα (προκομβερτάσες) σε ινσουλίνη και σε πεπτίδιο C. Η ινσουλίνη αποθηκεύεται σε εκκριτικά κυστίδια. Η ινσουλίνη αυξάνει την πρόσληψη γλυκόζης από τους μυς και από τον λιπώδη ιστό, μετατοπίζοντας μεταφορείς γλυκόζης από μια ενδοκυττάρια δεξαμενή στην κυτταρική επιφάνεια.[10]
Αν και το mRNA και η πρωτεΐνη της ινσουλίνης έχουν βρεθεί σε αρκετούς ιστούς (σε διαφορετικά μοντέλα διαβήτη) σε τρωκτικά, η ινσουλίνη παράγεται φυσιολογικά στα εξαιρετικά εξειδικευμένα β – κύτταρα στα νησίδια του παγκρέατος. Η ιστο – ειδική έκφραση της ινσουλίνης ρυθμίζεται στενά στο μεταγραφικό επίπεδο και τα κύρια ρυθμιστικά στοιχεία εντοπίζονται στο 5΄ ακραίο άκρο του γονιδίου της ινσουλίνης [11]. Στα ενήλικα θηλαστικά, η έκφραση του γονιδίου της ινσουλίνης περιορίζεται ουσιαστικά στα β – κύτταρα του παγκρέατος. Υπάρχει μια εξαιρετικά συντηρημένη περιοχή ~ 340 kb ανοδικά της θέσης έναρξης της μεταγραφής, που αναφέρεται ως προαγωγέας της ινσουλίνης και συνεισφέρει τόσο στην ιστο – ειδική έκφραση, όσο και στη μεταβολική ρύθμιση του γονιδίου της ινσουλίνης. Η έκκριση της ινσουλίνης παρακολουθεί πιστά τις αλλαγές της ενεργειακής ισορροπίας σε τάξη μεγέθους λεπτών ως ωρών.
Βιολογικός ρόλος
ΕπεξεργασίαΗ ινσουλίνη ρυθμίζει τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα σε συνεργασία με τη γλυκαγόνη. Αυτές οι δύο ορμόνες παράγονται ενδοκρινικά στο πάγκρεας με τη διαφορά ότι η γλυκαγόνη παράγεται στα α-κύτταρα. Ο μηχανισμός δράσης τους είναι ακριβώς αντίστροφος, για αυτό μπορούμε να πούμε ότι αλληλορυθμίζονται μεταξύ τους. Η ινσουλίνη έχει αναβολική δράση και η γλυκαγόνη καταβολική. Είναι απαραίτητη η ισορροπία ανάμεσα στις δύο ορμόνες γιατί έτσι εξασφαλίζεται η καλή λειτουργία του οργανισμού
Διαταραχές έκκρισης ινσουλίνης
ΕπεξεργασίαΣτην περίπτωση που η ινσουλίνη εκκρίνεται σε μεγάλες ποσότητες, η γλυκόζη εισάγεται στα κύτταρα με γρήγορο ρυθμό, με αποτέλεσμα να μειωθεί η συγκέντρωση της στο αίμα, αυτή η κατάσταση χαρακτηρίζεται ως υπογλυκαιμία είναι πολύ επικίνδυνη και μπορεί να οδηγήσει σε κώμα.
Ινσουλίνωμα
ΕπεξεργασίαΤο ινσουλίνωμα είναι όγκος του παγκρέατος, που σχετίζεται με τα β-κύτταρα. Ο όγκος είναι καλοήθης ή κακοήθης. Οδηγεί σε αύξηση της παραγωγής της ινσουλίνης και αυτό με τη σειρά του οδηγεί σε υπογλυκαιμία. Οι μέθοδοι εκλογής για τη διάγνωση του είναι η αξονική τομογραφία και η μαγνητική τομογραφία. Η θεραπεία εξαρτάται από το είδος του όγκου και τη χημική του συμπεριφορά.
Ινσουλίνη μπορεί να συνταγογραφήσει ο παθολόγος, ο ενδοκρινολόγος και ο εξειδικευμένος διαβητολόγος.
Βιβλιογραφία
Επεξεργασία- ↑ Stryer, Lubert (1995). Biochemistry (4th ed έκδοση). New York: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-2009-4. 30893133.
- ↑ Niswender, K.D. and Schwartz, M.W., Insulin and leptin revisited: adiposity signals with overlapping physiological and intracellular signaling capabilities, Front Neuroendocrinol, 2003, 24, 1-10
- ↑ Zhao, W.Q., Chen, H., Quon, M.J. and Alkon, D.L., Insulin and the insulin receptor in experimental models of learning and memory, Eur J Pharmacol, 2004, 490, 71-81
- ↑ 4,0 4,1 4,2 Koeslag, Johan H.; Saunders, Peter T.; Terblanche, Elmarie (2003-06). «A Reappraisal of the Blood Glucose Homeostat which Comprehensively Explains the Type 2 Diabetes Mellitus–Syndrome X Complex» (στα αγγλικά). The Journal of Physiology 549 (2): 333–346. doi:. ISSN 0022-3751. PMID 12717005. PMC PMC2342944. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/jphysiol.2002.037895.
- ↑ Woods, S.C., Schwartz, M.W., Baskin, D.G. and Seeley, R.J., Food intake and the regulation of body weight, Annu Rev Psychol, 2000, 51, 255-277.
- ↑ Obici, S., Feng, Z., Karkanias, G., Baskin, D.G. and Rossetti, L., Decreasing hypothalamic insulin receptors causes hyperphagia and insulin resistance in rats, Nat Neurosci, 2002a, 5, 566-572.
- ↑ Obici, S., Zhang, B.B., Karkanias, G. and Rossetti, L., Hypothalamic insulin signaling is required for inhibition of glucose production, Nat Med, 2002b, 8, 1376-1382.
- ↑ Fehm, H.L., Kern, W. and Peters, A., The selfish brain: competition for energy resources, Prog Brain Res, 2006, 153, 129-140.
- ↑ Henquin, J.C., Pathways in beta-cell stimulus-secretion coupling as targets for therapeutic insulin secretagogues, Diabetes, 2004, 53 Suppl 3, S48-58.
- ↑ Nelson, T.J. and Alkon, D.L., Insulin and cholesterol pathways in neuronal function, memory and neurodegeneration, Biochem Soc Trans, 2005, 33, 1033-1036.
- ↑ Desvergne, B., Michalik, L. and Wahli, W., Transcriptional Regulation of Metabolism Physiol. Rev. 86: 465-514, 2006, 2006, 86, 465-514.