Инсулин химиялық табиғаты және алмасу процестерін реттеуде әсер ету механизмі.

Инсулин - екі тізбекті полипептид, ол Лангерганс аралшаларының бета-клеткаларында синтезделеді, 51 аминқышқылдық қалдықтан тұрады жэне молекулярдлық салмагы 5700-ге тең. Инсулинның бір полипептидгік тізбегі (А тізбек) 21 қалдықтан тұрады, ал басқа тізбегі (В тізбек) 30 аминқышқылды қалдықтан тұрады. Қос тізбек бір-бірімен 2 дисульфидті көпірмен байланысқан. Инсулинды гормон ретінде 1902 жылы Л.В.Соболев ашқан, ал біріншілік құрылымын 1953 жылы Sager анықтады. Инсулин омыртқалылардың барлық кластарында табылған. Ең көп түрлік ерекшеліктер А тізбектің 8-10 позиция-сында жэне В-тізбектің 30 орнында табылған. Инсулин тізбегі бір генмен кодталады, ол біртізбекті бастапқы, ірі белок - преинсулиннің синтезін анықтайды, бүл белок 105-110 аминқышқылды қалдықтан тұрады. Ол биологиялық белсенділігі жоқ, аз өмір сүретін белок, эндоплазматикалык ретикулумның бүдырлы цистернасында полисомалардан секре-торлы гранулаға өтетін жолда N-соңынан бастап протеолизге үшырайды. 23-мүшелік пептид бөлінеді де, преинсулин бір тізбекті полипептид-проинсулинге айналады, ол биологиялық белсенділігі жоқ 81-86 аминқышқылды қалдықтан түрады. Лангерганс аралшаларының бета-клеткаларының секреторлы гранулаларында проинсулинның инсулинге айналуы жүреді. Бұл процесс ферменттердің 2 тобының қатысуымен өтеді, олар байланыстырушы пептидты бөлетін (С-пептид) өзгешелік трипсин тэрізді эндопептидаза жэне Арг-Арг жэне Лиз-Apr бөлігін бөлуші В карбоксипептидаза:

Инсулинның синтезі мен бөлінуі қанда глюкозаның деңгейіне байланысты болады. Қанда глюкоза деңгейінің артуы инсулинның синтезі мен қанға бөлінуін күшейтеді. Қанда инсулин бос жэне белоктармен байланысқан жағдайда болуы мүмкін. Қанда глюкозаның концентрациясы томен болған кезде инсулинның қанға түсуі тоқтайды, ал бар инсулин негізінен бауырда ыдырайды.

Бауырдың инсулиназасыныңэсерінен инсулин А жэне В тізбектерге ажырайды. Инсули-наза НАДФН2-трансдегидрогеназа болып табылады, ол инсулинның дисульфидті көпірлерін тотықсыздандырады жэне глутатионның цистеинді қалдықтарын тотыктырады.

Ары қарай инсулинның А жэне В полипептидтік тізбектері пептидазалар эсерінен пептидтер мен аминқышқылдарына дейін ыдырайды.

Инсулин-аралық алмасудың негізгі түрлерінің маңызды реттеушісі. Ол инсулин­ге сезімтал тканьдерде гликоген синтезін жэне глюкоза утилизациясын, майлар мен белоктардың синтезін ынталандырады. Көптеген тканьдерде инсулинге рецепторлар бар жэне олар плазматикалық мембраналардың сыртқы қабатында орналасқан. Инсулин үшін басты мүше - нысаналар - бауыр, бүлшық ет жэне май тканьдері болып табылады. Инсулинның рецептормен байланысуы клетка ішіне глюкоза молекуласының жэнекейбір аминқышқылдарының, Са++ жэне К+ иондарының белсенді тасымалдану процестерін жеделдетеді. Соның салдарынан қанда глюкоза (гипогликемия), аминқышқылдар, май қышқылдары, глицерин жэне калий иондарының концентрациясы төмендейді. Көптеген тканьдер клетка ішіне глюкозаны тасымалдау үшін инсулинге зэру болады. Тек ми клет-калары ғана бүл орайда ерекше орында түр. Инсулинның клеткаішілік процестерге эсері "делдалдар" арқылы іске асырылады: клеткаға Са++ иондарының көп мөлшерде түсуі гуанилатциклазаның белсендірілуіне жэне цГМФ синтезінің жеделдеуіне экеледі. Бүл кез­де фосфодиэстеразаны белсендіре отыра, кальций цАМФ деңгейінің төмендеуіне экеледі. Клеткада цАМФ-тың томен концентрациясы гликогенолизды, аминқышқылдарынан глюконеогенезді, липолиз бен кетон денелерінің синтезін тежеуге экеледі. цГМФ-тың жоғары деңгейде болуы жэне цАМФ - тың томен деңгейде болуы рибосома деңгейінде гликогеннің, үшацилглицеридтердің синтезін, белоктың синтезін жеңілдетеді. цГМФ пен Са++ иондары арқылы инсулин ДНҚ мен РНҚ синтезін арттырады, сол себептен клеткалар пролиферациясы, олардың өсуі мен дифференцировкасы күшейеді.

Бауырда инсулин гексокиназаның, гликогенсинтетазаның, пентозды циклдың, Кребс циклының басты ферменттерінің, липидтер синтезін қамтамасыз ететін ферменттердің синтезін индукциялайды. Соның нэтижесінде бауырда синтезделетін липопротеиндердің жэне басқа да белоктардың деңгейі артады. Бүлшық етте инсулин гликоген жэне белок синтезін күшейтумен қатар, глюкоза мен аминқышқылдарының тотығуын, тотыгу фос­форильдену процестерін жэне АТФ синтезін арттырады. Май клеткаларында инсулин фосфолипазалар мен липазалар белсенділігін азайтады жэне липидогенез, пентозды цикл мен гликолитикалық оксиредукция ферменттерінің синтезін индукциялайды да, кетогенді аминқышқылдары мен көмірсулардан липидтер синтезін жылдамдатады.

Жалпы, инсулин көмірсулар, липидтер, белоктар жэне минералдар алмасуларының озара байланысын реттеуді қамтамасыз етеді. Метаболитикалық процестерге инсулинның эсер етуінің негізгі бағытын анаболитикалық деп сипаттауға болады: инсулин бауыр мен бұлшық еттерде гликоген синтезін, бауыр мен май тканьдерінде майлар синтезін, бауыр­да бұлшық етте жэне басқа мүшелерде белоктар синтезін ынталандырады. Инсулин кейбір тканьдердің дифференцировка процестерінде маңызды орын алады (сүт бездері, сүйек, простата). Инсулинның жетіспеушілігі кезінде көмірсулы, липидті, белокты жэне минерал­ды алмасуларды реттеу бүзыладыда, соның салдарынан ең көп тараған аурулардың бірі - қантты диабет дамиды.

Қантты диабеттің негізгі симптомдары - гипергликемия (гиперглюкоземия) жэне глю-козурия, кетонемия мен кетонурия, полиурия мен полидипсия, ацидоз болып табылады. Қалыпты жагдайда қанда глюкозаның мөлшері 3,5-5,7 ммоль/л болады. Қанда глюкозаның мөлшері Юммоль/л-дан жогары болған кезде глюкоза зэрде пайда болады да, глюкозурия дамиды. Түрақты гиперглюкоземияның зардаптары - белоктар глюколизденуінің күшеюі болып табылады, бұл олардың биологиялық қызметтерінің бұзылуына экеледі. Мыса­лы, гемоглобиннің гликолизденуі оның оттегіге жақындығын төмендетеді. Тканьдердің оттегімен қамтамасыз етілуі бұзылады. Гликолизделген белоктардың жогары деңгейі қанның тұтқырлығын арттырады да, капиллярлар деңгейінде қан айналымын қиындатады. Бүйректе гликопротеиндердің, протеогликандардың жинақталуы жэне коллагеннің гликолизденуі базальды мембрананың жуандауын жэне буйрек түйіндері капиллярларының окклюзиясын тудырады. Осы сияқты өзгерістер көздің торлы қабатында да кездеседі. Көздің торлы қабатына қан қуйылуы мен ісінуі қантты диабетпен ауыратын науқастарда көздің көрмей қалуының себебі болып табылады.

Қанда глюкозаның жоғары концентрациясы глюкозаның сорбитол мен фруктозага айналуының өзгешелік жолының іске қосылуына экеледі. Бул жол эсіресе артериальды қабырғалар клеткаларында, эритроциттерде, көздің шыны затында, бүйрек түйіндерінің капиллярларының клеткаларында, Шванн клеткаларында жылдам іске қосылады. Клеткалық мембраналар арқылы нашар өтетін сорбитолдың жинақталуы клеткалардың осмостык ісінуіне экеледі, ол клеткалар қызметтерінің бұзылуына жэне жойылуына экелуі мүмкін.

Көздің торлы қабатының белоктарының гликолизденуі жэне көздің шыны затының ісінуі сорбитолдың жинақталуынан болады, ол көздің шыны затының өзгешелік белокта­ры - кристаллиндердің орналасуының бұзылуына экеледі. Сол себепті, көздің мөлдірлігі өзгереді - көздің шыны заты мөлдір болмайды да, коз катарактасы дамиды. Шванн клет­каларында өтетін осыған ұқсас өзгерістер жүйке өткізгіштігінің төмендеуіне экеледі, сезімталдық бұзылады да, дененің эртүрлі боліктерінің жансыздануы байқалады.

Қантты диабет кезінде кетон денелерінің жинакталуы май қышқылдарының катаболизмының күшеюінен болады. Кетон денелері (ацетосірке қышқылы, бета-окси-май қышқылы), қанның рН-ын жэне буферлі сыйымдылығын азайтады - ацидоз дамиды. Ацетосірке қышқылының декарбоксильденуі кезінде түзілетін ацетон зэрмен, термен жэне тіптен дем алатын ауамен шыгарылады. Компенсацияланбаған ацидоз жағдайында адам есінен танып қалады, тіптен өліп кетуі де мүмкін. Глюкоза мен кетон денелерінің жогары деңгейі қанның жэне клеткааралык сұйықтықтың осмомолярлығын арттырады. Тканьдер дегидратациясы жүреді. Шөл қысу симптомдары дамиды. Судың қажеттілігі артады (по­лидипсия). Ағзадан шыгарылатын сұйықтық пен зэрдің көлемі артады (полиурия).