Інсулін (лат. insulinum < лат. insula — острівець) — гормон, відкритий у 1902 р. Л.В. Соболєвим і препаративно виділений Ф. Бантингом та І. Бестом у 1921 р. Його амінокислотна послідовність була розшифрована Ф. Сенгером (1955). За хімічною природою інсулін — білок, який складається з двох поліпептидних ланцюгів — А і В, з’єднаних двома дисульфідними зв’язками. А-ланцюг містить 21, В-ланцюг — 30 амінокислотних залишків. Інсулін деяких тварин має значну схожість за первинною структурою з інсуліном людини. Бичачий інсулін відрізняється від інсуліну людини на три амінокислотні залишки, свинячий інсулін — тільки на одну амінокислоту. Синтезується у β-клітинах острівців Лангерганса підшлункової залози з білків-попередників шляхом обмеженого протеолізу: препроінсулін (107 амінокислотних залишків) → проінсулін (84) → І. (51) і С-пептид (33). Інсулін та С-пептид у клітинах острівців упаковуються в секреторні гранули і вивільняються в кров шляхом екзоцитозу. Головним сигналом для синтезу і секреції інсуліну є підвищення рівня глюкози в крові. При нормальному рівні останньої (3,3–5,5 ммоль/л) секреція інсуліну. мінімальна і зростає при підвищенні її концентрації в крові. Мембранні рецептори до інсуліну знайдені в багатьох тканинах, але переважна їх кількість знаходиться в клітинах інсулінчутливих тканин, до яких належать м’язова і жирова тканини і меншою мірою печінка.
Інсулін впливає на багато процесів у клітинах органів-мішеней, але найважливішу роль відіграє в регуляції вуглеводного обміну: основна біологічна функція інсуліну — регуляція рівня глюкози в крові. Інсулін — єдиний гормон, що знижує рівень глюкози в крові. Цей ефект гормону реалізується як на мембранному рівні, так і шляхом посилення внутрішньоклітинної утилізації глюкози. Взаємодія інсуліну з рецепторами збільшує проникність мембран м’язових і жирових тканин для глюкози, амінокислот, К+, Са2+, Na+. Гормон стимулює утилізацію глюкози в клітинах різними шляхами. Близько 50% глюкози розщеплюється шляхом гліколізу, 30– 40% перетворюється на ліпіди і близько 10% накопичується у формі глікогену. Під впливом інсуліну стимулюється гліколіз за рахунок підвищення активності та збільшення кількості його ключових ферментів і використання його метаболітів (діоксіацетонфосфату) для синтезу жирів. У печінці і м’язах інсулін знижує концентрацію цАМФ за рахунок активації фосфодіестерази, внаслідок чого активується синтез глікогену і гальмується його розпад. Паралельно з активацією ферментів гліколізу інсуліну гальмує процес глюконеогенезу. В печінці та жировій тканині інсулін стимулює синтез ліпідів, а в жировій тканині гальмує їх мобілізацію. Вплив інсуліну на обмін білків характеризується стимуляцією процесу їх синтезу та уповільненням розпаду білків. Гормон стимулює ріст і проліферацію клітин, підвищуючи синтез РНК і ДНК. Крім того, він посилює дію деяких факторів росту — епідермального, тромбоцитарного, фактора росту фібробластів, соматомедину. Разом із соматотропіном гормон стимулює ріст організму. Інсулін є головним анаболічним гормоном. При недостатності інсуліну розвивається цукровий діабет.
Розрізняють 2 типи цукрового діабету:
- діабет І типу (інсулінозалежний);
- діабет ІІ типу (інсулінонезалежний).
При діабеті І типу порушується синтез і секреція інсуліну, внаслідок чого його рівень у крові значно нижчий, ніж у нормі. При діабеті ІІ типу концентрація інсуліну в сироватці крові залишається на рівні норми, однак знижується чутливість тканин-мішеней до інсуліну, зумовлена зменшенням кількості мембранних інсулінових рецепторів або їх модифікацією. При обох типах діабету зміни в метаболізмі характеризуються значною перевагою катаболічних процесів над анаболічними; спостерігається гіперглікемія та глюкозурія (якщо концентрація глюкози перевищує нирковий поріг — 9,9 ммоль/л), виникають осмотичний діурез, аміноацидемія та аміноацидурія, підвищується вміст жирних кислот, гліцерину і холестерину в крові, а в складних випадках розвиваються кетонемія і кетонурія. При хронічній недостатності інсуліну розвиваються ускладнення цукрового діабету — ураження нирок, стінок судин, нейропатії, катаракта.
Для лікування хворих на інсулінозалежний діабет використовують препарати інсуліну різної тривалості дії, що залежить від тяжкості та особливостей хвороби. Розробляються програмовані нормативні насоси для інфузії інсуліну малими порціями відповідно до складеної для кожного хворого програми. Такий спосіб називається «безперервною підшкірною інфузією інсуліну», він ефективніший, ніж звичайна інсулінотерапія. При інсулінонезалежному діабеті використовують пероральні гіпоглікемізуючі препрати — похідні сульфанілсечовини і бігуанідів. Надлишок інсуліну можуть відмічати при інсуліномі — пухлині острівцевих клітин, що призводить до гіперінсулінізму і гіпоглікемії. Швидке зниження рівня глюкози в крові призводить до активації симпатичної нервової системи і виділення адреналіну. У людини виявляють тремтіння, занепокоєння, слабість і відчуття голоду. Усунути гіперінсулінізм можна введенням глюкози та гормонів, що викликають гіперглікемію, напр. глюкагону або адреналіну.
Біологічна хімія / Л.М. Вороніна, В.Ф. Десенко, Н.М. Мадієвська та ін. — Х., 2000; Биохимия / Под ред. Е.С. Северина. — М., 2003; Гонський Я.І., Максимчук Т.П. Біохімія людини. — Тернопіль, 2001.