Как поджелудочная железа вырабатывает инсулин
Инсулин – это гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, который необходим для метаболизма углеводов и, в меньшей степени, жиров. Благодаря инсулину энергия (глюкоза) из пищи переносится из крови в клетки. Таким образом снижается уровень сахара в крови и обеспечивается питание клеток.
Когда уровень инсулина в норме, уровень сахара в крови в норме. Когда инсулин слишком низкий (или не работает должным образом), диагностируется диабет. Когда уровень инсулина высокий, а уровень сахара в норме, мы говорим об инсулинорезистентности.
Диабет 1 типа, диабет 2 типа и инсулинорезистентность – это проблемы со здоровьем, которые связаны с инсулином – гормоном, необходимым для жизни. Он нужен организму в строго определенном количестве. Опасны как дефицит инсулина, так и его чрезмерный избыток.
Какую роль инсулин играет в организме? Когда следует проверять его уровень? Что происходит, когда инсулина слишком мало или слишком много?
Как действует инсулин
Инсулин – это гормон, понижающий уровень сахара в крови. Его образно называют ключом, открывающим клетки энергии из пищи. Источником энергии для организма являются углеводы. Энергия из простых углеводов проникает в кровь практически сразу после еды, сложные углеводы сначала нужно расщепить на простые сахара – глюкозу в процессе пищеварения. Она циркулирует в крови и попадает в клетки только в присутствии инсулина. Без инсулина клетки не могут получать энергию из пищи, даже если в крови много глюкозы.
Механизм действия инсулина
Отсюда взаимосвязь между уровнем сахара и инсулином. Когда этот гормон отсутствует, глюкоза не попадает в клетки, она остается в крови, что приводит к гипергликемии. Состояние диагностируют в лабораторных исследованиях или с помощью глюкометра.
Важно отметить, что инсулин не снижает уровень сахара в крови до нуля, то есть не вся энергия из пищи поступает в клетки. Строго определенное количество сахара остается в крови и является топливом, необходимым для работы мозга. Мозгу постоянно нужна глюкоза, это орган, не зависящий от действия инсулина, он забирает сахар из крови без этого гормона.
Вот почему в крови здорового человека содержится определенное количество сахара, которое в лабораторных условиях дает результат в диапазоне 70-99 мг/дл глюкозы натощак.
Инсулин – это белок. Поэтому его следует принимать в виде подкожной инъекции. Таблеток инсулина не существует, потому что они перевариваются в пищеварительном тракте.
Подкожная инъекция инсулина
Инсулин и глюкагон
Инсулин вырабатывается в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. После обильной еды с большим количеством углеводов уровень этого гормона в кровотоке значительно увеличивается. Между приемами пищи и ночью уровень инсулина ниже.
Гормон, противоположный инсулину, – это глюкагон, повышающий уровень сахара в крови. В здоровом организме эти два гормона остаются в равновесии. Глюкагон высвобождается, когда сахар в крови начинает слишком низко падать (например, ночью), а инсулин – когда сахар в крови начинает слишком сильно повышаться.
Благодаря сбалансированной секреции этих двух гормонов, у здорового человека уровень сахара остается нормальным как после обильной еды, так и в результате многочасового голодания.
Инсулин – анаболический или строительный гормон, благодаря которому можно выращивать клетки (неиспользованная глюкоза превращается в жир). Высокий уровень инсулина в организме, типичный для инсулинорезистентности, способствует увеличению избыточного веса.
Когда не хватает инсулина
Отсутствие или тяжелая недостаточность инсулина означает диабет типа 1. Это заболевание диагностируется по заметно повышенному уровню сахара в крови (гипергликемия). Его лечение заключается в восполнении дефицита инсулина. Причина нехватки инсулина у пациентов с диабетом 1 типа – это разрушение иммунной системой бета-клеток поджелудочной железы (аутоиммунное заболевание).
Сегодня на рынке представлено множество препаратов инсулина. Инсулин животного происхождения ушел в прошлое, сегодня применяются так называемый человеческий инсулин и аналог инсулина.
Инсулины различаются не только способом их получения, но и временем действия. В инсулиновой терапии используются инсулины короткого действия, 3-5 часов, которые следует принимать во время еды, и базальные инсулины, действующие в течение 18-24 часов, которые сохраняют нормальный уровень сахара в крови между приемами пищи.
Симптомы нехватки инсулина:
- Очень сильная жажда;
- Отхождение большого количества мочи;
- Похудение – клетки голодают, не могут получать энергию из крови, организм начинает сжигать жир, что приводит к потере веса.
Очень сильная жажда
Похудение
До того как был «изобретен» инсулин, диабет 1 типа считался смертельным заболеванием. Пострадавшие пациенты гибли от крайнего недоедания. Поскольку теперь инсулин производят в лабораториях, и он доступен всем, диабет 1 типа перешел в разряд хронических заболеваний.
Когда слишком много инсулина
Избыток инсулина тоже вреден для организма. Мы имеем дело с высоким уровнем инсулина в крови при:
- сахарном диабете 2 типа;
- резистентности к инсулину.
Инсулинорезистентность – это нарушение обмена веществ, диабет 2 типа – это заболевание, которое возникает в результате инсулинорезистентности, поэтому эти проблемы можно обсуждать вместе. Они отличаются тем, что гликемия нормальна при инсулинорезистентности и повышена при диабете 2 типа.
Инсулинорезистентность
Высокая концентрация инсулина возникает, когда поджелудочная железа вынуждена производить избыточный инсулин. Когда это происходит? Когда клетки организма нечувствительны к инсулину (другими словами – устойчивы к нему). Чтобы преодолеть это сопротивление, поджелудочная железа вырабатывает повышенное количество гормона, что дает побочные эффекты:
- Инсулин стимулирует аппетит;
- Как анаболический гормон, он способствует увеличению веса.
Выработка большого количества инсулина ложится нагрузкой на поджелудочную железу, она перестает быть эффективной в этом процессе. Поэтому на основе инсулинорезистентности развивается диабет 2 типа.
Когда проверяют уровень инсулина?
Уровни инсулина проверяются в трех случаях:
- У пациентов с диабетом 1 типа, как правило, сразу после постановки диагноза, чтобы узнать, секретирует ли поджелудочная железа больше инсулина. Это делается путем выравнивания пептида C.
- У людей с подозрением на инсулинорезистентность с целью подтверждения / исключения низкой чувствительности к инсулину.
- Для подтверждения реактивной гипогликемии (чрезмерное падение уровня глюкозы в крови у людей без диабета).
Поделиться ссылкой:
Источник
Роль инсулина
Инсулин в организме человека оказывает множественное действие на обмен веществ (метаболизм) органов и тканей. Основная функция — снижение глюкозы в крови. Также гормон:
- увеличивает избирательную проницаемость цитоплазматических мембран;
- активирует биосинтез гликогена из глюкозы в мышцах и печени;
- подавляет ферментативную функцию белков, расщепляющих жиры и гликоген;
- активирует ферменты, катализирующие процессы гликолиза (бескислородного расщепления глюкозы).
Мнение эксперта
Гусева Юлия Александрова
Специализированный врач-эндокринолог
Известно, что 5% населения земли страдают диабетом, 5% предрасположены к развитию такого заболевания.
Назначение инсулина
Гормон является одним из самых важных в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма. Инсулин играет главную роль в процессе обмена веществ, также благодаря ему происходит нормальное усвоение глюкозы. Недостаточное количество инсулина приводит к диабету первого типа.
Заболевание действует разрушающе на все системы организма, вызывает тяжелейшие осложнения. Пациенты, страдающие дефицитом гормона, вынуждены регулярно поддерживать уровень инсулина с помощью инъекций.
Повышенное содержание инсулина способно вызвать развитие сахарного диабета второго типа. Болезнь так же, как инсулинозависимая форма, имеет множество осложнений, опасна для здоровья и жизни.
История открытия
В 1889 году физиолог Оскар Минковски, чтобы доказать, что поджелудочная железа не принимает участие в процессах пищеварения, удалил ее у подопытной собаки. Через некоторое время было замечено, что увеличилось количество насекомых (мух), слетавшихся на мочу животного. Причина – в моче повысилось содержание сахара.
В 1901 году было четко установлено, что разрушение особых клеток в железе приводит к развитию сахарного диабета.
1921 год – год открытия инсулина румынским физиологом Никола Паулеско.
11 января 1922 года – первая инъекция подростку. 1923 год – Маклауд и Бантинг удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине за эффективный способ получения гормона в промышленных масштабах.
1958 год – британский биолог Фредерик Сенгер определил структуру инсулина, стал Нобелевским лауреатом. Через 40 лет Нобелевская премия была присуждена Дороти Кроуфут Ходжкин за открытие пространственного строения вещества.
Инсулин, как он вырабатывается в организме
Поджелудочная железа, в которой осуществляется биосинтез гормона, это орган, участвующий в пищеварительном процессе. Состоит из тела, головки, хвоста. Инсулин образуется в скоплении особых клеток поджелудочной, названных «островками Лангерганса», которые состоят из различных типов клеток, вырабатывающих определенные гормоны. За производство инсулина отвечают бета клетки.
Процесс синтеза поэтапно:
- Гормон, произведенный бета-клетками, транспортируется в комплекс Гольджи, где происходит дальнейшая обработка.
- Затем инсулин «запаковывается», накапливаясь в секреторных гранулах, где и хранится.
- При наступлении гипергликемии, производится выброс гормона в кровь.
При частом употреблении продуктов, насыщенных углеводами, работа железы переключается на усиленный режим, что постепенно приводит к ее истощению и нередко становиться причиной начальной стадии развития диабета.
Виды
Инсулин – полипептид, состоящий из 51 аминокислоты, образующих две полипептидные цепочки. Структуры цепочек А и В не симметричны.
Физиологами хорошо изучен инсулин не только человеческий, но и гормон, получаемый из поджелудочной железы свиней или крупного рогатого скота. Свиной белок отличается от человеческого всего одной аминокислотой.
При сахарном диабете лучшим эффектом обладают инсулины, подобные человеческому. Их получают таким способом:
- Полусинтетический инсулин. В свином инсулине заменяют всего одну аминокислоту.
- Биосинтетический инсулин. Кишечную палочку, используя методы генной инженерии, заставляют продуцировать гормон, идентичный человеческому.
Где рождается инсулин
Инсулин вырабатывается в поджелудочной железе – продолговатом органе, который расположен в брюшной полости. Орган образован железистой тканью и системой протоков. Эти протоки выводят поджелудочный сок в двенадцатиперстную кишку. Эта часть железы называется железой внешней секреции. Другая часть железы обладает функцией желез внутренней секреции.
Вырабатывается гормон бета-клетками островков Лангерганса. Железа содержит около двух миллионов островков, которые составляют всего 1-2 % массы железы и продуцируют четыре гормона, из них 75% — клетки, продуцирующие инсулин. Гормон высвобождается в панкреатическую вену, затем поступает в печеночную вену, кровеносное русло большого круга кровообращения. Поджелудочная железа – единственный орган, вырабатывающий гормон инсулин. Инсулин – единственное биологически активное вещество, снижающее уровень глюкозы в крови.
Почему поджелудочная перестает вырабатывать инсулин?
Иммунная система помогает человеку бороться с вирусами, микробами, уничтожает чужеродные клетки, в том числе и раковые, которые могут образовываться в процессе жизни человека. Происходит постоянное обновление клеток в разных органах: старые гибнут, а новые образуются, замещая их.
Расположение поджелудочной железы
Это касается и бетта-клеток поджелудочной железы. Иммунитет в норме хорошо различает «свои» клетки от «чужеродных».
У пациентов с диабетом 1 типа происходит «поломка» в иммунитете, и организм начинает воспринимать собственные клетки как чужие, и убивает их.
Наследственность и действие окружающей среды (чаще всего вирусы) изменяют свойства β-клеток.
Выделяют ряд причин, почему поджелудочная железа не вырабатывает инсулин.
Таблица – Причины, из-за которых может снижаться выработка инсулина
Происходят следующие процессы:
- Выделяются аутоантигены.
- Клетки иммунной системы (макрофаги МФ, дендритные клетки ДК) передают переработанные аутоантигены Т-лимфоцитам, которые, в свою очередь, начинают воспринимать их как чужеродные.
- Часть Т-лимфоцитов, превратившихся в специфические цитотоксические аутоагрессивные лимфоциты (ЦТЛ).
- Развивается воспаление поджелудочной железы и разрушение β-клетки.
Этот процесс длительный и протекает с различной скоростью: от нескольких месяцев у маленьких детей до нескольких лет у взрослых.
Аутоиммунное разрушение β-клеток
По данным научных исследований, у людей с наследственной предрасположенностью к сахарному диабету 1 типа уже за несколько лет до начала заболевания в крови определяются специфические антитела (IAA, ICA, GADA, IA-2β), которые, не разрушая β-клетку, являются ранними маркерами риска развития СД 1 типа.
К сожалению, в иммунной системе сохраняется память к антигенам β-клеток, поэтому процесс их разрушения очень трудно остановить.
Кстати, рекомендуем прочитать статью Лактоацидоз: симптомы, лечение, причины, диагностика
Учёные считают, что при диабете 1 типа бетта-клетки могут восстанавливаться. Даже при гибели 90 % процентов всех бетта-клеток из оставшихся 10 % может произойти восстановление. Однако для этого необходимо остановить «агрессивную» реакцию иммунной системы. Только тогда станет возможным излечение от этой болезни.
Стадии развития диабета 1 типа
Только введение инсулина может быть настоящим лечением сахарного диабета 1 типа.
Некоторые исследования были направлены на изучение возможности остановить «агрессивное поведение» иммунной системы по отношению к бетта-клеткам путём применения нескольких групп препаратов. Однако достоверных положительных результатов получено не было.
Большую надежду учёные связывают с возможностью применения моноклональных антител, способных изменить агрессивный иммунитет в благоприятную сторону, т. е. снизить аутоиммунную реакцию в поджелудочной железе.
Эти исследования являются очень перспективными, поскольку в случае отсутствия контроля над иммунитетом даже пересадка островков Ларгенганса и применение стволовых клеток будут бессмысленны.
Показатели нормы
Какая норма инсулина в крови человека? В норме панкреатическая железа вырабатывает от 3 до 20 мкЕд/мл. Здоровая железа продолжает синтезировать инсулин в таком количестве. Пациентам нужно знать, когда сдавать кровь на определение уровня глюкозы или инсулина? Только натощак. Почему? Потому что после еды поджелудочный орган производит гормон в повышенном количестве.
Мнение эксперта
Гусева Юлия Александрова
Специализированный врач-эндокринолог
Интересно и важно: У маленьких детей панкреатическая железа не изменяет уровень выделяемого гормона даже после еды. Повышенный уровень выделения инсулина поджелудочной железой после еды начинается только с периодом полового созревания.
Если поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин в недостаточном для усвоения глюкозы количестве, развивается сахарный диабет. У заболевшего человека глюкоза накапливается в плазме крови, перестает в достаточном количестве проникать внутрь клеток. Медикам известно, какие причины приводят к тому, что не вырабатывается достаточное количество гормона. Это:
- нарушение режима питания, употребление большого количества углеводов;
- переедание;
- постоянные стрессы, чрезмерные физические нагрузки;
- болезни инфекционные, снижающие иммунитет.
Функции поджелудочной железы
Важнейшим органом системы пищеварения является поджелудочная железа. Специалисты идентифицируют две ее основные функции, а именно эндокринную и экзокринную. Говоря о последней функции, хотелось бы обратить внимание на выделение панкреатического сока. В его составе находятся специфические ферменты, которые оптимизируют процесс пищеварения. Кроме этого, они помогают углеводам усвоиться, а также оптимизируют процесс переваривания еды.
Говоря же об эндокринной функции, хотелось бы обратить внимание на то, что именно за счет этого реализуется синтез гормонов, а также регулирование определенных процессов. Речь идет об углеводном, жировом и белковом обменном алгоритме. Важно обратить внимание на наличие альфа и бета-клеток, которые обеспечивают различные процессы. В частности, альфа-клетки производят глюкагон, который отвечает за увеличение показателей глюкозы. Бета-клетки же и являются теми компонентами, которые обеспечивают производство инсулина.
Помимо этого, в перечень их задач включено регулирование не только жирового, но и углеводного обменного алгоритма организма. Необходимо обратить внимание на то, что:
- под влиянием инсулина глюкоза проникает в тканевые слои и клетки из крови, тем самым вызывая уменьшение соотношения сахара;
- количество бета-клеток является доминирующим и составляет не менее 80%;
- нарушения в представленных компонентах провоцируют сбои в рамках производства инсулина, что приводит к формированию сахарного диабета.
Новорапид ФлексПен — инсулин короткого типа воздействия
Как повысить уровень инсулина в крови
При недостатке инсулина нужно принять все меры, чтобы повысить его выделение. Больным, интересующимся, как увеличить выработку инсулина в организме, нужно знать, какие при этом меры должны приниматься. Например, чем можно заменить сахар, какие из продуктов питания стимулируют выработку гормона поджелудочной железы. Повысить уровень гормона можно при помощи введения инъекционного препарата, принимающего человеком самостоятельно. Нужно делать зарядку, ходить пешком.
Мнение эксперта
Гусева Юлия Александрова
Специализированный врач-эндокринолог
Медики заметили, что если человек делает простые упражнения, совершает пешие прогулки, глюкоза легче проникает в клетках.
Как понизить уровень инсулина в крови
Если поджелудочная железа вырабатывает инсулин в избытке, необходима диета, медикаментозная терапия, физические упражнения. Нужно стараться избавиться от избыточного веса, откорректировать рацион, выполнять все назначения эндокринолога, стараться избегать стрессов.
Основные правила для снижения уровня гормона:
- Снизить количество приемов пищи, стараться делать перерывы до 8-10 часов между приемами пищи. Меньше употреблять легких углеводов.
- При составлении меню обращать внимание на гликемический и инсулиновый индексы продуктов.
- Заниматься дома или посещать 3-4 раза спортивный зал или кабинет ЛФК. Проводить занятия под контролем тренера-специалиста.
Итак, ответ на вопрос, какой человеческий орган вырабатывает инсулин, однозначный – поджелудочная железа. Биосинтез инсулина происходит в клетках островков Лангерганса. Основная функция гормона – усвоение глюкозы клетками. Каждому человеку, особенно после 40 лет, нужно следить за уровнем глюкозы и инсулина, чтобы не пропустить развитие серьезного заболевания – инсулинозависимого или инсулинонезависимого диабета.
Работа инсулина
Основная функция гормона заключается в том, что он связывается с рецептором на клетке (специальный датчик узнавания). Если узнавание произошло («ключ подошел к замку»), то клетка становится проницаемой для глюкозы.
Воздействие инсулина на клетку
Выработка инсулина начинается уже тогда, когда мы видим еду и ощущаем ее запах. По мере переваривания пищи, высвобождения из нее глюкозы и попадания ее в кровь, бетта-клетки увеличивают выработку инсулина, поэтому, у здоровых людей уровень сахара крови всегда сохраняется в пределах нормы и не зависит от того, сколько сладкого они съели.
Инсулин отвечает за попадание глюкозы в так называемые «инсулинозависимые ткани»: печень, мышцы, жировая ткань.
Интересный факт: Самые главные органы не нуждаются в инсулине. В «инсулиннезависимые» клетки сахар из крови попадает просто по градиенту концентрации: когда его в клетке меньше, чем в крови, он свободно переходит в клетку. Такими органами являются головной мозг, нервы, сетчатка, почки, надпочечники, кровеносные сосуды и эритроциты.
Такой механизм необходим для того, чтобы в случае недостатка глюкозы крови выработка инсулина останавливалась и сахар поступал бы только в самые важные органы.
Организму необходимо немного инсулина даже в ночное время и в периоды голода, чтобы обеспечить усвоение глюкозы, образующейся в печени. Такой инсулин называют базальным или фоновым.
Уровни инсулина и глюкозы в крови
Существует еще болюсный инсулин. Это то количество гормона, которое вырабатывается в ответ на прием пищи.
Кстати, рекомендуем прочитать статью Что нужно знать о стероидном диабете?
Помните, необходимо научиться рассчитывать и вводить себе дозу инсулина в зависимости от количества принятой пищи. Поэтому так важно обучение при сахарном диабете 1 типа. Без знаний о своей болезни и правилах поведения адекватное лечение практически невозможно.
Очень важно также оценивать потребность в инсулине. У человека без диабета вырабатывается приблизительно 0,5 ЕД инсулина на кг массы тела каждый день. Для взрослого с массой тела 70 кг получаем 70*0,5=35 ЕД в сутки.
Таблица – Потребность в инсулине у пациентов с 1 типом диабета в разные возрастные периоды
| Период | Доза инсулина |
| Дети до полового созревания | 0,7–1,0 ЕД/кг/день (Обычно ближе к 1 ЕД/кг/день) |
| Период полового созревания | Мальчики – 1,1–1,4 ЕД/кг/день (иногда даже больше) Девочки – 1,0–1,2 ЕД/кг/день |
| Подростки | Девушки – меньше 1 ЕД/кг/день Юноши – примерно 1 ЕД/кг/день |
| Взрослые | 0,7 – 0,8 ЕД/кг/день |
У большинства пациентов через 1–3 года от момента возникновения потребность в инсулине стабилизируется и составляет 0,7–1,0 ЕД/кг.
Источник