Inzulin je jedan od rijetkih pronalazaka u medicini koji je dobio svoje konačno ime, mnogo prije, nego što je zapravo i pronađen. Belgijski je liječnik Jean de Meyer, još prije pronalska inzulina bio uvjeren, da taj hipotetični hormon gušterače luče upravo ćelije Langerhansovih ostrvaca, pa ga je prema latinskom nazivu za ostrvce (insula) nazvao inzulinom još 1909. godine. Znatno kasnije su kanadski istraživači Banting i Macleod sa saradnicima otkrili inzulin i naravno, dali su mu već pripremljeno ime. Trideset narednih godina inzulin je uspješno primjenjivan u liječenju šećerne bolesti, a da se nije znala njegova hemijska struktura. Tek je 1951. godine Frederick Sanger na Univerzitetu u Kembridžu razjasnio aminiokiselinsku strukturu inzulina i zato dobio Nobelovu nagradu za hemiju.
Inzulin je bjalnčevinasta materija koja, se stvara u beta ćelijama ostrvaca, po određenom biohemijskm šablonu. Prvo se formira glomazna molekula proinzulina sa tri lanca aminokiselina (A,B,C). Potom se lanac A i lanac B međusobno povezuju disulfidnim vezama. U daljem toku postupno se cijepa molekula proinzulina, dok se u potpunosti ne odvoji lanac C poznat kao C peptid. Preostala molekula je sastavljena od 51 aminokiseline, koje su redoslijedno raspoređene u dva lanca (A i B), povezana međusobno disulfidnim vezama. Proinzulin i C- peptid su biološki neaktivni, a mogu se radioimunološki dozirati u krvi. Koncenratcija C-peptida se koristi kao indirektni pokazatelj svog, endogenog inzulina u krvi u osoba koje se liječe inzulinom i u sudsko-medicinskom vještačenju.
Slika: Molekule inzulina i inzulinskog receptora su podudarne kao ključ i brava
Inzulin je čuvar gornje granice šećera u krvi
Glavna uloga inzulina je uvođenje šećera tj. glukoze iz krvi u ćelije. Bez inzulina šećer ne može nikako proći kroz ćelijsku membranu, bez obzira na njegovu koncentraciju u krvi. Kad inzulin uvede šećer u ćelije potrošnih ili inzulin-osjetljivih tkiva, kao što su mišići, jetra i masno tkivo, šećer se u tim ćelijama razgrađuje na ugljendioksid, vodu i enregiju. Višak šećera se, opet pod uticajem inzulina, deponuje kao rezerva u mišićima, jetri i masnom tkivu. Na taj način inzulin obavlja veoma važan zadatak u organizmu: ne dopušta porast šećera u krvi iznad normalne granice, i to tako što dio viška šećera pretvori u energiju, a ostatak uskladišti kao rezervu.
Zato se kaže da inzulin kontrološe gornju granicu šećera u krvi, kontroliše metabolizam ugljenih hidrata, masti i bjelančevina i kontroliše stvaranje i promet energije u organizmu.
Kako je regulisano lučenje inzulina?
Osnovni regulator izlučivanja inzulina iz B-ćelija u krv je nivo šećera u krvi. U osoba koje ne boluju od dijabetesa, porast nivoa šećera u krvi iznad normale predstavlja signal gušterači za povećanu sintezu i izlučivanje inzulina. Obrnuto, pad nivoa šećera u krvi predstavlja signal za smanjenje ili obustavu izlučivanja inzulina U osoba sa tipom 2 šećerne bolesti porast nivoa šećera u krvi ne može bezgranično podsticati izlučivanje inzulina. Uočeno je naime, da povećanje koncentracije šećera u krvi iznad 7,8 mmol/L (140mg/dl) ima negativan uticaj na sekreciju inzlina, tj. smanjuje njegovo izlučivanje. Ova pojava je poznata kao glukotoksični efekat.
Stres i kontrainzularni hormoni mogu izazvati šećernu bolest
Lučenje inzulina povećavaju i neki hormoni probavnog trakta, hormon rasta, glukagon, i kortizol, a smanjuju adrenalin i somatostatin. Nervni stres izaziva smanjenje lučenja inzulina i povećanje lučenja glukagona. Zato je u stresu povećan nivo šećera u krvi. U stresu se još povećava lučenje hormona rasta, kortizola, adrenalina i hormona štitnjače. Ovi tzv. stresni hormoni ometaju djelovanje i smanjuju učinke inzulina. Oni imaju efekte suprotne inzulinu, pa se nazivaju i kontrainzularnim hormonima. U povećanim količinama ovi hormoni uvijek dovode do povećanja nivoa šećera u krvi. Na ovaj način organizam u stresu održava nivo šećera u krvi iznad normale, čuva ustvari šećer kao energiju na raspolaganju, jer je stres alarm o neposrednoj ugroženosti organizma, pa bi mu energija u tom stanju u svakom momentu mogla biti prijeko potrebna.
Inzulinski receptori su mali prijemnici za inzulin
Inzulin može djelovati na promet materija samo u onim tkivima i organima koji na membrani ćelija posjeduju specijalne “prijemnike” za inzulin, koji su bjelančevinaste čestice poznate kao inzulinski receptori. Takve receptore posjeduju naročito ćelije mišića, jetre i masnog tkiva. Ova su tkiva i najveći potrošači šećera. Suprotno tome, ćelije bubrega, mozga i krvnih žila ne posjeduju inzulinske receptore i zato inzlin nema bitnog uticaja na promet šećera u ovim organima.
Poremećaj rada inzulinskih receptora i smanjenje njihova broja ili aktivnosti, mogu dovesti do pojave šećerne bolesti, naročito u gojaznih osoba.
Ćelije mozga stalno su otvorene za šećer
Za mozak je poznato da energiju koristi isključivo iz glukoze. Takođe je poznato da ćelije mozga mogu koristiti glukozu i bez prisustva inzulina. To je velika privilegija za mozak u odnosu na druge organe. Zato se kaže da su ćelije mozga stalno otvorene za šećer. Vjerovatno je to u funkciji bezbjednog snabdjevanja mozga šećerom, s obzirom da su moždane ćelije veoma osjetljive na pad nivoa šećera u krvi.
Način djelovanja inzulina
Ima još nepoznanica o tome kako inzulin ostvaruje svoje metaboličke uticaje. Poznato je da se ovaj hormon prvo veže sa svojim receptorom u ćelijskoj membrani. Tako aktivirani receptor prenosi hormonske signale u unutrašnjost ćelije. Ovi signali aktiviraju ključne ćelijske enzime za metabolizam glokoze, aminokiselina i masnih kiselina. Inzulin-receptorni kompleks pokreće remodeliranje molekularne arhitektonike ćelijske membrane i tako otvara prolaze za glukozu. Inzulin preko svog receptora kontroliše i glukozni transportni protein koji neposredno sudjeluje u prijenosu glukoze u unutrašnjost ćelije. Konačni metabolički uticaji inzulina su povećano razlaganje glukoze, povećano stvaranje glikogena i smanjeno stvaranje glukoze. Za trenutne energetske potrebe razloži se onoliko glukoze koliko je energije potrebno. Preostali dio šećera se odlaže kao energetska rezerva. Tako inzulin uklanja sav višak šećera iz krvi i “odobrava” samo racionalnu potrošnju šećera i energije.
Tri nivoa energije u organizmu
S obzirom da je energija potrebna za sve radne procese u organizmu i da se troši i u mirovanju, to je tehnologija njenog čuvanja strogo programirana. Postoje tri nivoa ili tri odjeljka energije u tijelu, i sva tri su pod kontrolom inzulina:
Energija za rad koji je u toku. Od raspoloživog šećera u krvi, na energiju se razloži onoliko koliko je energije potrebno za rad koji je u toku.
Rezerva energije za hitne potrebe. Preostali dio viška šećera u krvi pretvara se pod uticajem inzulina u glikogen u jetri i mišićima. Glikogen je ralativno mala šećerna rezerva, ali se može veoma brzo razložiti na šećer, pa se i korsti za hitne potrebe kod pada nivoa šećera u krvi.
Rezerva energije za odložene potrebe. Dio preostalog viška šećera u krvi inzulin pretvara u trigliceride koje deponuje u masno tkivo. To su velike energetske rezerve koje se uglavnom koriste za odložene potrebe u stanjima produžene hipoglikemije i u toku gladovanja.
AUTOR
Prof.Dr. Džemal Poljaković dr med
Subspecijalista endokrinolog dijabetolog
Klinički Centar Tuzla
Medicinski Fakultet Univerziteta u Tuzli
