Инсулины. Если обнаружили повышенный инсулин в крови, что это значит для здоровья. Препараты, в состав которых входит Инсулин

Последняя актуализация описания производителем 31.07.1999

Фильтруемый список

Действующее вещество:

АТХ

Фармакологическая группа

Нозологическая классификация (МКБ-10)

Состав и форма выпуска

1 мл раствора для инъекций содержит 40 МЕ хроматографически чистого свиного инсулина; во флаконах по 10 мл, в коробке 5 шт.

Характеристика

Быстродействующий препарат инсулина короткого действия.

Фармакологическое действие

Фармакологическое действие — гипогликемическое .

Устраняет дефицит эндогенного инсулина.

Фармакодинамика

Понижает уровень глюкозы в крови, повышает ее усвоение тканями, усиливает липогенез и гликогеногенез, синтез белка, снижает скорость продукции глюкозы печенью.

Показания препарата Инсулин С

Сахарный диабет I типа, диабетическая кома, сахарный диабет II типа при резистентности к пероральным гипогликемизирующим препаратам, интеркуррентных заболеваниях, операциях.

Противопоказания

Гиперчувствительность, гипогликемия; относительное — тяжелая аллергия немедленного типа на инсулин.

Применение при беременности и кормлении грудью

Побочные действия

Гипогликемия, гипогликемическая прекома и кома, иммунологические перекрестные реакции с инсулином человека, липодистрофия (при длительном применении), аллергические реакции.

Взаимодействие

Совместим с комб-инсулином С и депо-инсулином C.

Способ применения и дозы

П/к, в исключительных случаях — в/м , за 15 мин до еды. Начальная доза у взрослых составляет от 8 до 24 МЕ; у детей — менее 8 МЕ. При пониженной чувствительности к инсулину — большие дозы. Разовая доза — не более 40 МЕ. При замене препарата на человеческий инсулин требуется уменьшение дозы. При диабетической коме и ацидозе препарат вводят, как правило, в/в .

Условия хранения препарата Инсулин С

В сухом, прохладном месте, при температуре 2-8 °C (не замораживать).

Хранить в недоступном для детей месте.

Срок годности препарата Инсулин С

2 года.

Не применять по истечении срока годности, указанного на упаковке.

Синонимы нозологических групп

Рубрика МКБ-10	Синонимы заболеваний по МКБ-10
E10 Инсулинозависимый сахарный диабет
	Диабет лабильный
	Диабет сахарный инсулинзависимый
	Диабет сахарный типа 1
	Диабетический кетоацидоз
	Инсулинзависимый диабет
	Инсулинзависимый сахарный диабет
	Кома гиперосмолярная некетоацидотическая
	Лабильная форма сахарного диабета
	Нарушение углеводного обмена
	Сахарный диабет 1 типа
	Сахарный диабет I типа
	Сахарный диабет инсулинзависимый
	Сахарный диабет типа 1
E11 Инсулинонезависимый сахарный диабет	Акетонурический диабет
	Декомпенсация углеводного обмена
	Диабет сахарный инсулиннезависимый
	Диабет сахарный типа 2
	Диабет типа 2
	Инсулиннезависимый диабет
	Инсулиннезависимый сахарный диабет
	Инсулинонезависимый сахарный диабет
	Инсулинрезистентность
	Инсулинрезистентный сахарный диабет
	Кома молочнокислая диабетическая
	Нарушение углеводного обмена
	Сахарный диабет 2 типа
	Сахарный диабет II типа
	Сахарный диабет в зрелом возрасте
	Сахарный диабет в преклонном возрасте
	Сахарный диабет инсулиннезависимый
	Сахарный диабет типа 2
	Сахарный инсулиннезависимый диабет II типа

Идеальный гормональный уровень – это основа полноценного развития человеческого организма. Одним из ключевых гормонов человеческого организма является инсулин. Его недостаток или переизбыток приводит к негативным последствиям. Сахарный диабет и гипогликемия – это те две крайности, которые становятся постоянными неприятными спутниками организма человека, игнорирующего информацию, что такое инсулин и каков должен быть его уровень.

Гормон инсулин

Честь создания первых работ, положивших путь к открытию гормона, принадлежит российскому ученому Леониду Соболеву, который в 1900 году предложил использовать поджелудочную железу для получения антидиабетического препарата и дал понятие, что такое инсулин. Больше 20 лет ушло на дальнейшие исследования, и после 1923 года началось промышленное инсулиновое производство. Сегодня гормон хорошо изучен наукой. Он принимает участие в процессах расщепления углеводов, отвечая за обмен веществ и синтез жиров.

Какой орган вырабатывает инсулин

Инсулин-вырабатывающим органом служит поджелудочная железа, где находятся конгломераты В-клеток, известные научному миру под названием островков Лоуренса или панкреатических островков. Удельная масса клеток невелика и составляет всего 3% от общей массы поджелудочной железы. Происходит выработка инсулина бета-клетками, у гормона выделяют подтип проинсулин.

Что такое подтип инсулин, до конца неизвестно. Сам же гормон, прежде чем принять конечную форму, поступает в клеточный комплекс Гольджи, где дорабатывается до состояния полноценного гормона. Процесс завершается, когда гормон помещается в специальные гранулы поджелудочной железы, где хранится до приема человеком пищи. Ресурс В-клеток ограничен и быстро истощается при злоупотреблении человеком простой углеводистой пищи, что является причиной развития сахарного диабета.

Действие

Что такое гормон инсулин – это важнейший регулятор обмена веществ. Без него поступающая с пищей в организм глюкоза не сможет попасть в клетку. Гормон повышает проницаемость клеточных мембран, вследствие чего глюкоза всасывается в тело клетки. Одновременно гормон способствует превращению глюкозы в гликоген – полисахарид, заключающий в себе запас энергии, которая используется организмом человека по мере необходимости.

Функции

Многообразными являются функции инсулина. Он обеспечивает работу клеток мышц, влияя на процессы белкового и жирового обмена. Гормон исполняет роль информатора мозга, который по данным рецепторов определяет потребность в быстрых углеводах: если того много, мозг делает вывод, что клетки голодают и надо создавать запасы. Влияние инсулина на организм:

Не дает расщепляться важным аминокислотам в простые сахара.
Улучшает синтез белков – основы жизни.
Не дает белкам в мышцах распадаться, препятствует атрофии мышц – анаболический эффект.
Ограничивает накопление кетоновых тел, чрезмерное количество которых смертельно опасно для человека.
Способствует транспортировке ионов калия и магния.

Роль инсулина в организме человека

С недостатком гормона связана болезнь, называющаяся сахарный диабет. Страдающие этим недугом вынуждены регулярно вводить в кровь дополнительные инсулиновые дозы. Другая крайность – переизбыток гормона, гипогликемия. Это заболевание приводит к повышению артериального давления и уменьшению эластичности сосудов. Усиливает увеличение секреции инсулина гормон глюкагон, вырабатываемый альфа-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы.

Инсулинозависимые ткани

Инсулин стимулирует выработку белка в мышцах, без которого мышечная ткань не способна развиваться. Образование жировой ткани, которая в норме выполняет жизненно важные функции, невозможно без гормона. Больные, запустившие диабет, сталкиваются с кетоацидозом – формой нарушения метаболизма, при котором происходит шоковое внутриклеточное голодание.

Уровень инсулина в крови

В функции инсулина входит поддержка нужного количества глюкозы в крови, регуляция обмена жиров и белков, трансформация питательных веществ до мышечной массы. При нормальном уровне вещества происходит следующее:

синтез белков для построения мышц;
поддерживается равновесие метаболизма и катаболизма;
стимулируется синтез гликогена, повышающего выносливость и регенерацию мышечных клеток;
в клетки поступают аминокислоты, глюкоза, калий.

Норма

Концентрация инсулина измеряется в мкЕд/мл (за одну единицу принимают 0,04082 мг кристаллического вещества). Здоровые люди имеют показатель равный 3-25 таким единицам. Для детей допускается понижение до 3-20 мкЕд/мл. У беременных женщин норма иная – 6-27 мкЕд/мл, у пожилых людей старше 60 лет этот показатель равен 6-35. Изменение нормы говорит о наличии серьезных заболеваний.

Повышенный

Длительное превышение нормальных показателей инсулина грозит необратимыми патологическими изменениями. Возникает это состояние из-за падения уровня сахара. Понять о превышении инсулиновой концентрации можно по признакам: дрожь, потливость, учащенное сердцебиение, внезапные приступы голода, тошнота, обмороки, кома. На повышение уровня гормона влияют следующие показатели:

интенсивные физические нагрузки;
хронические стрессы;
заболевания печени и поджелудочной железы;
ожирение;
нарушение резистентности клеток к углеводам;
поликистоз яичников;
сбой функции гипофиза;
рак и доброкачественные опухоли надпочечников.

Пониженный

Снижение инсулиновой концентрации происходит из-за стрессов, интенсивных физических нагрузок, нервного истощения, ежедневного потребления большого количества рафинированных углеводов. Недостаток инсулина блокирует поступление глюкозы, увеличивая ее концентрацию. В результате ощущается сильная жажда, беспокойство, внезапные приступы голода, раздражительность, учащенное мочеиспускание. Из-за похожих симптомов низкого и высокого инсулина диагностику проводят специальными исследованиями.

Из чего делают инсулин для диабетиков

Вопрос сырья для изготовления гормона волнует многих пациентов. Инсулин в организме человека вырабатывается поджелудочной железой, а искусственным путем получают следующие виды:

Свиной или бычий – животного происхождения. Для изготовления используются поджелудочные железы животных. В препарате свиного сырья присутствует проинсулин, который нельзя отделить, он становится источником аллергических реакций.
Биосинтетический или свиной модифицированный – получен полусинтетический препарат путем замены аминокислот. Среди преимуществ – совместимость с человеческим организмом и отсутствие аллергии. Недостатки – дефицит сырья, сложность работы, высокая стоимость.
Генно-инженерный рекомбинантный – по-другому называется «человеческий инсулин», потому что он полностью идентичен натуральному гормону. Вырабатывается вещество ферментами штаммов дрожжей и генномодифицированной кишечной палочки.

Инструкция по применению инсулина

Функции инсулина являются очень важными для человеческого организма. Если вы диабетик, то имеете направление от врача и рецепт, по которому лекарство выдается бесплатно в аптеках или больницах. В случае острой необходимости его можно купить без рецепта, но необходимо соблюдать дозировку. Чтобы избежать передозировки, ознакомьтесь с инструкцией по применению инсулина.

Показания к применению

Согласно данным инструкции, вложенной в каждую упаковку инсулинового препарата, показаниями для его применения является сахарный диабет 1 типа (его еще называют инсулинозависимым) и в некоторых случаях сахарный диабет 2 типа (инсулинонезависимый). К таким факторам относятся непереносимость пероральных гипогликемических средств, развитие кетоза.

Введение инсулина

Назначает прием лекарства врач после диагностики и анализов крови. Для лечения сахарного диабета используют препараты разной продолжительности действия: короткого и длительного. Выбор зависит от тяжести течения заболевания, состояния больного, скорости наступления действия средства:

Препарат короткого действия предназначен для подкожного, внутривенного или внутримышечного введения. Отличается быстрым непродолжительным сахаропонижающим действием, вводится за 15-20 минут до еды несколько раз/сутки. Эффект наступает через полчаса, максимум – через два часа, всего действует около шести часов.
Длительного или пролонгированного действия – обладает эффектом, длящимся 10-36 часов, позволяет уменьшить ежедневное количество инъекций. Суспензии вводятся внутримышечно или подкожно, но не внутривенно.

Для облегчения ввода и соблюдения дозировки применяют шприцы. Одно деление соответствует определенному количеству единиц. Правила инсулинотерапии:

храните препараты в холодильнике, а начатые – при комнатной температуре, перед вводом согрейте средство, потому что прохладное действует слабее;
лучше вводить гормон короткого действия под кожу живота – введенный в бедро или над ягодицей действует медленнее, еще хуже – в плечо;
лекарство продолжительного действия вводится в левое или правое бедро;
каждый укол делайте в другой зоне;
при инсулиновых инъекциях захватывайте всю зону части тела – так можно избежать болезненности и уплотнений;
от места последнего укола отступайте на 2 см минимум;
не обрабатывайте кожу спиртом, это разрушает инсулин;
если жидкость вытекает, была неправильно введена игла – нужно держать ее под углом 45-60 градусов.

Побочные действия

При подкожном введении препаратов возможно развитие липодистрофии в месте инъекции. Очень редко, но встречаются появления аллергических реакций. Если они произошли, требуется симптоматическая терапия и замена средства. Противопоказаниями к приему являются:

острый гепатит, цирроз печени, желтуха, панкреатит;
нефрит, мочекаменная болезнь;
декомпенсированные пороки сердца.

Цена на инсулин

Стоимость инсулина зависит от типа производителя, вида препарата (короткий/длительный период действия, исходное сырье) и объема упаковки. Цена 50 мл препарата Инсулинум составляет примерно 150 рублей по Москве и Санкт-Петербургу. Инсуман со шприцом-ручкой – 1200, суспензия Протафан имеет цену около 930 рублей. На то, сколько стоит инсулин, влияет также уровень аптеки.

Видео

Каждый из нас слышал о таком неприятном заболевании, как сахарный диабет, а также об инсулине, который больным вводят в качестве заместительной терапии. Все дело в том, что у больных сахарным диабетом инсулин либо не вырабатывается вообще, либо не выполняет свои функции. В нашей статье мы рассмотрим вопрос о том, инсулин - что это такое и какое действие он оказывает на наш организм. Вас ждет увлекательное путешествие в мир медицины.

Инсулин - это…

Инсулин - это гормон, Продуцируют его специальные эндокринные клетки, именуемые островками Лангерганса (бета-клетки). На поджелудочной взрослого человека насчитывается около миллиона островков, в функции которых входит выработка инсулина.

Инсулин - что это такое с точки зрения медицины? Это гормон белковой природы выполняющий в организме чрезвычайно важные необходимые функции. В ЖКТ извне он поступать не может, так как будет переварен, подобно любому другому веществу белковой природы. Ежедневно вырабатывается небольшое количество фонового (базального) инсулина. После еды организм поставляет его в том количестве, которое требуется нашему организму для переваривания поступивших белков, жиров и углеводов. Остановимся на вопросе о том, каково действие инсулина на организм.

Функции инсулина

Инсулин отвечает за поддержание и регулирование углеводного обмена. То есть этот гормон оказывает сложнейшее многогранное действие на все ткани организма, во многом за счет его активизирующего действия на многие ферменты.

Одна из основных и самых известных функций этого гормона - регулировка уровня глюкозы в крови. Она требуется организму постоянно, ведь относится к питательным веществам, которые нужны для роста и развития клеток. Инсулин расщепляет ее до более простого вещества, способствуя его всасыванию в кровь. Если поджелудочная вырабатывает его в недостаточном количестве, глюкоза не питает клетки, а накапливается в крови. Это чревато повышением (гипергликемией), что влечет за собой серьезные последствия.

Также с помощью инсулина осуществляется транспорт аминокислот и калия.
Мало кому известны анаболические свойства инсулина, превосходящие даже эффект стероидов (последние, правда, действуют более избирательно).

Виды инсулина

Различают типы инсулина по происхождению и по действию.

Быстродействующий оказывает ультракороткое действие на организм. Этот тип инсулина начинает свою работу сразу же после приема, а пик его достигается через 1-1,5. Длительность действия - 3-4 часа. Вводят его непосредственно перед или до приема пищи. К препаратам, обладающим подобным действием, относят "Ново-Рапид", "Инсулин Апидра" и "Инсулин Хумалог".

Короткий инсулин оказывает эффект уже через 20-30 минут после применения. Через 2-3 часа концентрация препарата в крови доходит до максимальной точки. В общей сложности действует около 5-6 часов. Вводится инъекция за 15-20 минут до еды. При этом приблизительно через 2-3 часа после введения инсулина рекомендуется делать «перекусы». Время приема пищи должно совпадать со временем максимального эффекта препарата. Лекарства короткого действия - препараты "Хумулин Регуля", "Инсулин Актрапид", "Монодар Хумодар".

Инсулины средней продолжительности действия воздействуют на организм гораздо дольше - от 12 до 16 часов. Необходимо делать 2-3 инъекции в сутки, зачастую с интервалом в 8-12 часов, так как действие свое они начинают не сразу, а через 2-3 часа после введения. Их максимальный эффект достигается через 6-8 часов. Инсулины средней продолжительности действия - препараты "Протафан" (инсулин человека), "Хумудар БР", "Инсулин Новомикс".

И, наконец, инсулин длительного действия, максимальная концентрация которого достигается через 2-3 дня после введения, несмотря на то, что действовать он начинает уже через 4-6 часов. Применяют его 1-2 раза в сутки. Это такие препараты, как "Инсулин Лантус", "Монодар Лонг", "Ультраленте". К этой группе можно также отнести так называемый "безпиковый" инсулин. Что это такое? Это инсулин, который не имеет ярко выраженного эффекта, действует мягко и ненавязчиво, поэтому практически заменяет человеку «родной», вырабатываемый поджелудочной.

Разновидности инсулинов

Человеческий инсулин - это аналог гормона, вырабатываемого нашей поджелудочной железой. Такой инсулин и его генно-инженерные «братья» считается более усовершенствованным, чем другие типы инсулина животного происхождения.

Свиной гормон схож с вышеупомянутым, за исключением одной аминокислоты в составе. Способен вызывать аллергические реакции.

Инсулин крупного рогатого скота наименее схож с человеческим. Часто вызывает аллергию, так как содержит чужеродный нашему организму белок. Уровень инсулина в крови у здорового человека имеет строгие ограничения. Рассмотрим их подробнее.

Каким должен быть уровень инсулина в крови?

В среднем, у здорового человека нормальный показатель инсулина в крови натощак, колеблется от 2 до 28 мкЕД/моль. У детей он несколько ниже - от 3 до 20 ед, а у беременных женщин,напротив, выше - норма составляет от 6 до 27 мкЕД/моль. В случае беспричинного отклонения инсулина от нормы (уровень или понижен), рекомендуется обратить внимание на ваш рацион и образ жизни.

Повышение уровня гормона в крови

Повышенный инсулин влечет за собой потерю практически всех его что негативно сказывается на состоянии здоровья. Он повышает артериальное давление, способствует ожирению (за счет неправильно транспортированной глюкозы), оказывает канцерогенный эффект и повышает риск сахарного диабета. Если у вас повышенный инсулин, вам следует обратить внимание на свой рацион, стараясь употреблять как можно больше продуктов с низким гипокликемическим индексом (нежирные кисломолочные продукты, овощи, кисло-сладкие фрукты, хлеб с отрубями).

Пониженный инсулин в крови

Встречаются случаи и когда в крови понижен инсулин. Что это такое и как лечить? Чрезмерно низкое количество сахара в крови ведет к нарушениям работы мозга. В этом случае рекомендуется обратить внимание на продукты, которые стимулируют работу поджелудочной железы - это кефир, свежая черника, мясо нежирное отварное, яблоки, капуста и (отвар особенно эффективен при его приема натощак).

Благодаря правильному питанию, вы сможете нормализовать уровень инсулина и избежать осложнений, в частности, сахарного диабета.

Инсулин и сахарный диабет

Различают два вида диабета - 1 и 2. Первый относится к врожденным заболеваниям и характеризуется постепенным разрушением бета-клеток поджелудочной железы. Если их остается меньше 20%, организм перестает справляться, и ему становится необходима заместительная терапия. А вот когда островков более 20%, вы можете даже не заметить никаких изменений в своем здоровье. Зачастую в лечении применяют короткий и ультракороткий инсулин, а также фоновый (продленный).

Второй тип сахарного диабета - приобретенный. Бета-клетки при этом диагнозе работают "на совесть", однако действие инсулина нарушено - он уже не может выполнять свои функции, вследствие чего сахар опять-таки накапливается в крови и может вызывать серьезные осложнения, вплоть до гипокликемической комы. Для его лечения применяют препараты, которые помогают восстановить утраченную функцию гормона.

Больным крайне необходимы инъекции инсулина, а вот диабетики второго типа нередко долгое время (годами и даже десятилетиями) обходятся препаратами. Правда, со временем все равно приходится «садиться» на инсулин.

Лечение инсулином помогает избавиться от осложнений, которые развиваются при игнорировании потребности организма в его получении извне, а также помогает снизить нагрузку на поджелудочную железу и даже поспособствовать частичному восстановлению ее бета-клеток.

Считается, что, начав терапию инсулином, вернуться к препаратам (таблеткам) уже нельзя. Однако, согласитесь, лучше начать раньше вводить инсулин, если это будет необходимо, чем отказаться от него - в этом случае не избежать серьезных осложнений. Врачи утверждают, что есть шанс в будущем отказаться от уколов при диабете 2 типа в случае, если лечение инсулином было начато вовремя. Поэтому внимательно следите за своим самочувствием, не забывайте придерживаться диет - они являются неотъемлемым фактором хорошего самочувствия. Помните, что диабет - это не приговор, а образ жизни.

Новые исследования

Ученые продолжают настойчиво искать способ облегчить жизнь больным сахарным диабетом. В 2015 году США представили новую разработку - прибор для ингаляций инсулина, который заменит шприцы, сделав жизнь диабетиков более легкой. Этот прибор уже можно приобрести в аптеках Америки по рецепту врача.

В этом же году (и опять-таки в США) был выведен так называемый «умный инсулин», который вводится в организм раз в сутки, активируясь самостоятельно при необходимости. Несмотря на то, что он пока был опробован только на животных и еще не тестировался на людях, очевидно - ученые сделали очень важные открытия в начале 2015 года. Будем надеяться, что в будущем они будут радовать диабетиков своими открытиями.

Инсулин (от лат. insula - остров) - гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови.

Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. То есть, помимо анаболического действия, инсулин обладает также и антикатаболическим эффектом. Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток - абсолютная недостаточность инсулина - является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани - относительная инсулиновая недостаточность - имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа.

Строение инсулина

Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка, B-цепь образована 30 аминокислотными остатками. Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина, третья дисульфидная связь расположена в A-цепи. Первичная структура инсулина у разных биологических видов несколько различается, как различается и его важность в регуляции обмена углеводов. Наиболее близким к человеческому является инсулин свиньи, который различается с ним всего одним аминокислотным остатком: в 30 положении B-цепи свиного инсулина расположен аланин, а в инсулине человека - треонин; бычий инсулин отличается тремя аминокислотными остатками.

Открытие и изучение инсулина

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Поль Лангерганс изучая с помощью нового микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее не известные клетки, образующие группы, которые были равномерно распределены по всей железе. Назначение этих «маленьких кучек клеток», впоследствии известных как «островки Лангерганса», было не понятно, но позднее Эдуад Лагус показал, что в них образуется секрет, который играет роль в регуляции пищеварения.

В 1889 году немецкий физиолог Оскар Минковски (Oscar Minkowski) чтобы показать, что значение поджелудочной железы в пищеварении надумано, поставил эксперимент, в котором произвёл удаление железы у здоровой собаки. Через несколько дней после начала эксперимента, помощник Минковски, который следил за лабораторными животными, обратил внимание на большое количество мух, которые слетались на мочу подопытной собаки. Исследовав мочу, он обнаружил, что собака с мочой выделяет сахар. Это было первое наблюдение, позволившее связать работу поджелудочной железы и сахарный диабет.

В 1901 году был сделан следующий важный шаг, Евген Опи (Eugene Opie) чётко показал, что «Сахарный диабет… обусловлен разрушением островков поджелудочной железы, и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены.» Связь между сахарным диабетом и поджелудочной железой была известна и раньше, но до этого не было ясно, что диабет связан именно с островками. В следующие два десятилетия были предприняты несколько попыток выделить островковый секрет как потенциальное лекарство.

В 1906 Georg Ludwig Zuelzer достиг некоторого успеха в снижении уровня глюкозы в крови подопытных собак панкреатическим экстрактом, но не мог продолжить свою работу. E.L. Scott между 1911 и 1912 в Чикагском университете использовал водный экстракт поджелудочной железы и отмечал «некоторое уменьшение гликозурии», но он не смог убедить своего руководителя в важности своих исследований, и вскоре эти эксперименты были прекращены. Такой же эффект демонстрировал и Израэль Кляйнер в Рокфеллеровском университете в 1919, но его работа была прервана началом первой мировой войны, и он не смог её завершить. Похожую работу после опытов во Франции в 1921 году опубликовал и профессор физиологии Румынской школы медицины Никола Паулеско, и многие, в том числе и в Румынии, считают именно его первооткрывателем инсулина. Однако практическое выделение инсулина принадлежит группе учёных Торонтского университета.

В октябре 1920 года Фредерик Бантинг прочитал в работах Минковского о том, что если у собак препятствовать выделению пищеварительного сока из поджелудочной железы, то железистые клетки вскоре погибают, а островки остаются живыми, и сахарный диабет у животных не развивается. Этот интересный факт заставил его задуматься над возможностью выделения из железы неизвестного фактора, способствующего снижению уровня сахара в крови. Из его записок: «перевязать собаке панкреатический проток. Оставить собаку, пока не разрушатся ацинусы и останутся только островки. Попытаться выделить внутренний секрет и подействовать на гликозурию…» В Торонто Бантинг, встретился с Дж. Маклаудом (J. Macleod) и изложил ему свои соображения в надежде заручиться его поддержкой и получить необходимое для работы оборудование. Идея Бантинга сперва показалась профессору абсурдной и даже смешной. Но молодому учёному всё-таки удалось убедить Маклауда поддержать проект.

И летом 1921 года он предоставил Бантингу университетскую лабораторию и ассистента, 22-летнего Чарльза Беста, а также выделил ему 10 собак. Их метод заключался в том, что вокруг выводного протока поджелудочной железы затягивалась лигатура, препятствуя выделению из железы панкреатического сока, и спустя несколько недель, когда внешнесекреторные клетки погибли, в живых оставались тысячи островков, из которых им удалось выделить белок, который достоверно снижал уровень сахара в крови у собак с удалённой поджелудочной железой. Сперва его назвали «айлетин». Вернувшись из Европы, Маклауд оценил значение всей проделанной его подчинённым работы, однако для того, чтобы быть полностью уверенным в эффективности метода, профессор потребовал ещё раз переделать эксперимент при себе. И спустя несколько недель, было ясно, что вторая попытка также успешна. Однако выделение и очистка «айлетина» из поджелудочных желез собак было чрезвычайно трудоёмкой и длительной работой. Бантинг решил попытаться использовать в качестве источника поджелудочные железы плодов телят, в которых ещё не вырабатываются пищеварительные ферменты, но уже синтезируется достаточное количество инсулина. Это существенно облегчило работу.

После решения проблемы с источником инсулина следующей важной задачей стала очистка белка. Для её решения в декабре 1921 Маклауд привлёк блестящего биохимика, Джеймса Коллипа, который в итоге сумел разработать эффективный метод очистки инсулина. И 11 января 1922 года, после множества успешных испытаний с собаками, страдающему диабетом 14-летнему Леонарду Томпсону была сделана первая в истории инъекция инсулина. Однако первый опыт применения инсулина оказался неудачным. Экстракт оказался недостаточно очищенным, и это привело к развитию аллергии, поэтому инъекции инсулина были приостановлены. Следующие 12 дней Коллип напряжённо работал в лаборатории над улучшением экстракта. А 23 января Леонарду была введена вторая доза инсулина. На сей раз, успех был полным, не только не было явных побочных действий, но и у больного перестал прогрессировать диабет. Однако впоследствии Бантинг и Бест не сработались с Коллипом и вскоре с ним расстались. Потребовались большие количества чистого инсулина. И прежде чем был найден эффективный способ быстрого промышленного получения инсулина, была проведена очень большая работа. Важную роль в этом сыграло знакомство Бантинга с Эли Лилли, будущим основателем крупнейшей фармакологической компании. За это революционное открытие Маклауд и Бантинг в 1923 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. Бантинг сперва был сильно возмущён, что его помощник Бест не был представлен к награде вместе с ним, и поначалу даже демонстративно отказался от денег, но потом всё же согласился принять премию, и свою часть торжественно разделил с Бестом. Также поступил и Маклауд, поделив свою премию с Коллипом. А патент на инсулин был продан Торонтскому университету за один доллар, и вскоре началось производство инсулина в промышленных масштабах.

Заслуга по определению точной последовательности аминокислот, образующих молекулу инсулина (так называемая первичная структура) принадлежит британскому молекулярному биологу Фредерику Сенгеру. Инсулин стал первым белком, для которого была полностью определена первичная структура. За проделанную работу в 1958 году он был удостоен Нобелевской премии по химии. А спустя почти 40 лет Дороти Кроуфут Ходжкин с помощью метода рентгеновской дифракции определила пространственное строение молекулы инсулина. Её работы также отмечены Нобелевской премией.

Образование и секреция инсулина Главным стимулом к синтезу и выделению инсулина служит повышение концентрации глюкозы в крови.

Синтез инсулина в клетке Синтез и выделение инсулина представляют собой сложный процесс, включающий несколько этапов. Первоначально образуется неактивный предшественник гормона, который после ряда химических превращений в процессе созревания превращается в активную форму. Ген, кодирующий первичную структуру предшественника инсулина, локализуется в коротком плече 11 хромосомы. На рибосомах шероховатой эндоплазматической сети синтезируется пептид-предшественник - т.н. препроинсулин. Он представляет собой полипептидную цепь, построенную из 110 аминокислотных остатков и включает в себя расположенные последовательно: L-пептид, B-пептид, C-пептид и A-пептид. Почти сразу после синтеза в ЭПР от этой молекулы отщепляется сигнальный (L) пептид - последовательность из 24 аминокислот, которые необходимы для прохождения синтезируемой молекулы через гидрофобную липидную мембрану ЭПР. Образуется проинсулин, который транспортируется в комплекс Гольджи, далее в цистернах которого происходит так называемое созревание инсулина. Созревание является наиболее длительным этапом образования инсулина. В процессе созревания из молекулы проинсулина с помощью специфических эндопептидаз вырезается C-пептид - фрагмент из 31 аминокислоты, соединяющий B-цепь и A-цепь. То есть молекула проинсулина разделяется на инсулин и биологически инертный пептидный остаток. В секреторных гранулах инсулин, соединяясь с ионами цинка, образует кристаллические гексамерные агрегаты.

Секреция инсулина Бета-клетки островков Лангерганса чувствительны к изменению уровня глюкозы в крови; выделение ими инсулина в ответ на повышение концентрации глюкозы реализуется по следующему механизму:

Глюкоза свободно транспортируется в бета-клетки специальным белком-переносчиком GluT 2
В клетке глюкоза подвергается гликолизу и далее окисляется в дыхательном цикле с образованием АТФ; интенсивность синтеза АТФ зависит от уровня глюкозы в крови.
АТФ регулирует закрытие ионных калиевых каналов, приводя к деполяризации мембраны.
Деполяризация вызывает открытие потенциал-зависимых кальциевых каналов, это приводит к току кальция в клетку.
Повышение уровня кальция в клетке активирует фосфолипазу C, которая расщепляет один из мембранных фосфолипидов - фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат - на инозитол-1,4,5-трифосфат и диацилглицерат.
Инозитолтрифосфат связывается с рецепторными белками ЭПР. Это приводит к высвобождению связанного внутриклеточного кальция и резкому повышению его концентрации.
Значительное увеличение концентрации в клетке ионов кальция приводит к высвобождению заранее синтезированного инсулина, хранящегося в секреторных гранулах. В зрелых секреторных гранулах кроме инсулина и C-пептида находятся ионы цинка и небольшие количества проинсулина и промежуточных форм. Выделение инсулина из клетки происходит путём экзоцитоза - зрелая секреторная гранула приближается к плазматической мембране и сливается с ней, и содержимое гранулы выдавливается из клетки. Изменение физических свойств среды приводит к отщеплению цинка и распаду кристаллического неактивного инсулина на отдельные молекулы, которые и обладают биологической активностью.

Регуляция образования и секреции инсулина

Главным стимулятором освобождения инсулина является повышение уровня глюкозы в крови. Дополнительно образование инсулина и его выделение стимулируется во время приёма пищи, причём не только глюкозы или углеводов. Секрецию инсулина усиливают аминокислоты, особенно лейцин и аргинин, некоторые гормоны гастроэнтеропанкреатической системы: холецистокинин, ГИП, ГПП-1, а также такие гормоны, как глюкагон, АКТГ, СТГ, эстрогены и др., препараты сульфонилмочевины. Также секрецию инсулина усиливает повышение уровня калия или кальция, свободных жирных кислот в плазме крови. Понижается секреция инсулина под влиянием соматостатина. Бета-клетки также находятся под влиянием автономной нервной системы.

Парасимпатическая часть (холинергические окончания блуждающего нерва) стимулирует выделение инсулина
Симпатическая часть (активация α2-адренорецепторов) подавляет выделение инсулина. Причём синтез инсулина заново стимулируется глюкозой и холинергическими нервными сигналами.

Действие инсулина

Так или иначе, инсулин затрагивает все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина касается именно обмена углеводов. Основное влияние инсулина на углеводный обмен связано с усилением транспорта глюкозы через клеточные мембраны. Активация инсулинового рецептора запускает внутриклеточный механизм, который напрямую влияет на поступление глюкозы в клетку путём регуляции количества и работы мембранных белков, переносящих глюкозу в клетку. В наибольшей степени от инсулина зависит транспорт глюкозы в двух типах тканей: мышечная ткань (миоциты) и жировая ткань (адипоциты) - это т.н. инсулинозависимые ткани. Составляя вместе почти 2/3 всей клеточной массы человеческого тела, они выполняют в организме такие важные функции как движение, дыхание, кровообращение и т. п., осуществляют запасание выделенной из пищи энергии.

Механизм действия инсулина

Подобно другим гормонам своё действие инсулин осуществляет через белок-рецептор. Инсулиновый рецептор представляет собой сложный интегральный белок клеточной мембраны, построенный из 2 субъединиц (a и b), причём каждая из них образована двумя полипептидными цепочками. Инсулин с высокой специфичностью связывается и распознаётся а-субъединицей рецептора, которая при присоединении гормона изменяет свою конформацию. Это приводит к появлению тирозинкиназной активности у субъединицы b, что запускает разветвлённую цепь реакций по активации ферментов, которая начинается с самофосфорилирования рецептора.

Весь комплекс биохимических последствий взаимодействия инсулина и рецептора ещё до конца не вполне ясен, однако известно, что на промежуточном этапе происходит образование вторичных посредников: диацилглицеролов и инозитолтрифосфата, одним из эффектов которых является активация фермента - протеинкиназы С, с фосфорилирующим (и активирующим) действием которой на ферменты и связаны изменения во внутриклеточном обмене веществ. Усиление поступления глюкозы в клетку связано с активирующим действием посредников инсулина на включение в клеточную мембрану цитоплазматических везикул, содержащих белок-переносчик глюкозы GluT 4. Комплекс инсулин-рецептор после образования погружается в цитозоль и в дальнейшем разрушается в лизосомах. Причём деградации подвергается лишь остаток инсулина, а освобождённый рецептор транспортируется обратно к мембране и снова встраивается в неё.

Физиологические эффекты инсулина Инсулин оказывает на обмен веществ и энергии сложное и многогранное действие. Многие из эффектов инсулина реализуются через его способность действовать на активность ряда ферментов. Инсулин - единственный гормон, снижающий содержание глюкозы в крови, это реализуется через:

усиление поглощения клетками глюкозы и других веществ;
активацию ключевых ферментов гликолиза;
увеличение интенсивности синтеза гликогена - инсулин форсирует запасание глюкозы клетками печени и мышц путём полимеризации её в гликоген;
уменьшение интенсивности глюконеогенеза - снижается образование в печени глюкозы из различных веществ

Анаболические эффекты инсулина

усиливает поглощение клетками аминокислот (особенно лейцина и валина);
усиливает транспорт в клетку ионов калия, а также магния и фосфата;
усиливает репликацию ДНК и биосинтез белка;
усиливает синтез жирных кислот и последующую их этерификацию - в жировой ткани и в печени инсулин способствует превращению глюкозы в триглицериды; при недостатке инсулина происходит обратное - мобилизация жиров.

Антикатаболические эффекты инсулина

подавляет гидролиз белков - уменьшает деградацию белков;
уменьшает липолиз - снижает поступление жирных кислот в кровь.

Регуляция уровня глюкозы в крови

Поддержание оптимальной концентрации глюкозы в крови - результат действия множества факторов, сочетание слаженной работы почти всех систем организма. Однако главная роль в поддержании динамического равновесия между процессами образования и утилизации глюкозы принадлежит гормональной регуляции. В среднем уровень глюкозы в крови здорового человека колеблется от 2,7 до 8,3 ммоль/л, однако сразу после приёма пищи концентрация резко возрастает на короткое время. Две группы гормонов противоположно влияют на концентрацию глюкозы в крови:

единственный гипогликемический гормон - инсулин
и гипергликемические гормоны (такие как глюкагон, гормон роста и адреналин), которые повышают содержание глюкозы в крови

Когда уровень глюкозы опускается ниже нормального физиологического значения, высвобождение инсулина из B-клеток замедляется (но в норме никогда не останавливается). Если же уровень глюкозы падает до опасного уровня, высвобождаются так называемые контринсулярные (гипергликемические) гормоны (наиболее известный - глюкагон α-клеток панкреатических островков), которые вызывают высвобождение глюкозы из клеточных запасов в кровь.

Адреналин и другие гормоны стресса сильно подавляют выделение инсулина в кровь. Точность и эффективность работы этого сложного механизма является непременным условием нормальной работы всего организма, здоровья. Длительное повышенное содержание глюкозы в крови (гипергликемия) является главным симптомом и повреждающим фактором сахарного диабета. Гипогликемия - понижение содержания глюкозы в крови - часто имеет ещё более серьёзные последствия. Так, экстремальное падение уровня глюкозы может быть чревато развитием гипогликемической комы и смертью.

Гипергликемия

Гипергликемия - увеличение уровня сахара в крови. В состоянии гипергликемии увеличивается поступление глюкозы как в печень, так и в периферические ткани. Как только уровень глюкозы зашкаливает, поджелудочная железа начинает вырабатывать инсулин.

Гипогликемия

Гипогликемия - патологическое состояние, характеризующееся снижением уровня глюкозы периферической крови ниже нормы (обычно, 3,3 ммоль/л). Развивается вследствие передозировки сахароснижающих препаратов, избыточной секреции инсулина в организме. Гипогликемия может привести к развитию гипогликемической комы и привести к гибели человека.

Инсулинотерапия

Существует 3 основных режима инсулинотерапии. У каждого из них имеются свои преимущества и недостатки. У здорового человека секреция инсулина происходит постоянно и составляет около 1 ЕД инсулина в 1 ч, это так называемая базальная или фоновая секреция. Во время еды происходит быстрое (болюсное) повышение концентрации инсулина во много раз. Стимулированная секреция инсулина составляет приблизительно 1-2 ЕД на каждые 10 г углеводов. При этом поддерживается постоянный баланс между концентрацией инсулина и потребностью в нем по принципу обратной связи. Больной сахарным диабетом 1-го типа нуждается в заместительной инсулинотерапии, которая бы имитировала секрецию инсулина в физиологических условиях. Необходимо использовать различные виды препаратов инсулина в разное время. Добиться удовлетворительных результатов однократным введением инсулина у больных сахарным диабетом 1-го типа невозможно. Количество инъекций может быть от 2 до 5-6 раз в сут. Чем больше инъекций, тем режим инсулинотерапии больше приближен к физиологическому. У больных сахарным диабетом 2-го типа с сохраненной функцией бета-клеток достаточно одно-, двукратного введения инсулина для поддержания состояния компенсации.