Інсулін

Інсулін є гіпоглікемічним гормоном. Таким чином, його основною функцією є зниження концентрації глюкози в крові (глікемія), сприяючи її транспортуванню в клітини, але в цьому сенсі він діє лише на жирову тканину (адипоцити), м’язи (м’язові волокна або міоцити) та серце ( серцеві волокна або кардіоміоцити). Інсулін виконує цю функцію, активуючи транспортер глюкози GLUT4, який знаходиться лише на плазматичній мембрані цих клітин. Глюкоза є трохи полярною речовиною, і як така вона може вільно дифундувати через мембрани клітин. Однак усі клітини мають специфічні транспортери глюкози, щоб прискорити її транзит через мембрани, але єдиний інсулінозалежний транспортер є лише у згаданих клітинах, які також мають неінсулінозалежні транспортери.

Транспортери глюкози - це білки, інтегровані в плазматичну мембрану клітин, які дозволяють або сприяють транспортуванню специфічних речовин в обох напрямках (від позаклітинного середовища до цитоплазми або в протилежному напрямку, відповідно до термодинамічних умов). Відомо до дванадцяти різних транспортерів глюкози (див. Таблицю 1) [1, 2]. Найзагальнішим і найпоширенішим є GLUT1. Транспортер GLUT3 міститься лише в мозку, а GLUT4 (міститься в м’язах, серці та жировій тканині) - єдиний з дванадцяти, чутливий до інсуліну. Таким чином, більшості клітин не потрібен інсулін для споживання глюкози.

1. Медіна, Р. А. та Оуен, Г. І. (2002) Транспортери глюкози: експресія, регуляція та рак. Біологічні дослідження, 35, 9-26.

2. Maher, F., Vannucci, S. J. & Simpson, I. A. (994) Білки-транспортери глюкози в мозку. Журнал FASEB, 8, 1003-1011.

Таблиця 1. Транспортери глюкози (GLUT) у різних тканинах

інститут

Однак у деяких текстах інсуліну помилково приписують функцію гормону, необхідного для нормального споживання клітинами глюкози. Це припущення безглуздо і нежиттєздатне. Насправді немає даних або логічних причин, які могли б підтримати цю ідею, але є багато людей, які чітко демонструють, що інсулін відіграє зовсім іншу роль:

(а) Основна причина цієї пропозиції базується, головним чином, на логіці метаболізму: як спосіб постачання клітин енергією, активність гліколізу не може залежати від (зовнішнього) гормонального сигналу і менше від гормону, життя якого становить лише кілька хвилин . Зовнішній сигнал, такий як адреналін або глюкагон, може підготувати позаклітинне середовище, збільшуючи вміст глюкози в крові, готовий до споживання, але споживання глюкози кожною клітиною для задоволення своїх енергетичних потреб повинно регулюватися внутрішньоклітинними сигналами, що буде залежати від ваші конкретні потреби в енергії.

(b) Усі клітини споживають глюкозу в більшій чи меншій мірі, бажано як енергетичне паливо, а також як попередник багатьох продуктів метаболізму, і, як видно з таблиці 1, інсулін не бере участі у транспорті глюкози у більшості тканин.

(c) Існує кілька гіперглікемічних гормонів: головним чином глюкагон, адреналін, глюкокортикоїди (кортизон та кортизол) та гормон росту. Усі вони сприяють збільшенню рівня глюкози в крові, хоча з різних причин. Кожен із них має певну функцію, і його секреція відповідає особливим потребам, що вимагають певних тканин або специфічних функцій організму, і вони секретуються у відповідь на різні подразники, відповідно до кожного випадку:

Глюкагон. Глюкагон - глюкостатичний гормон, ефект якого антагоністичний ефекту інсуліну. Він секретується клітинами підшлункової залози при зниженні рівня глюкози в крові. Він діє на печінку, сприяючи викиду глюкози в кров з глікогену печінки, щоб збалансувати глюкозу в крові.

Адреналін та інші катехоламіни. Адреналін - гормон стресу. Він секретується клітинами мозкової речовини надниркових залоз у відповідь на подразники центральної нервової системи для підвищення концентрації глюкози в крові, коли очікується збільшення споживання глюкози.

Глюкокортикоїди. Глюкокортикоїди - це гормони, що виділяються корою надниркових залоз, які активізують синтез глюкози та глікогену (глюконеогенез) у печінці та нирках. Його гіперглікемічний ефект є опосередкованим ефектом цієї діяльності.

Соматотропін. Гормон, що регулює ріст тканин. Його гіперглікемічний ефект є загальним ефектом для цієї функції.

Однак, перед такою кількістю гіперглікемічних гормонів, інсулін є єдиним гіпоглікемічним, що вказує на те, що значення гормону, функція якого знижує рівень глюкози в крові, - це не процес постачання клітинами енергетичного палива для різних цілей, а лише спосіб рівень глюкози в крові. Кожен гіперглікемічний гормон секретується у відповідь на різний специфічний стимул, що представляє конкретну метаболічну потребу. Навпаки, механізми, що виробляють секрецію інсуліну, залежать виключно від рівня глюкози в крові. Таким чином, роль інсуліну, відповідно до подразника, що сприяє його секреції, пов’язана не з енергетичними потребами клітин, а строго з рівнем глюкози в крові. Отже, ми повинні зробити висновок, що інсулін - це не гормон, який діє на службу клітинам, а на службу крові, оскільки його мета пов’язана не з клітинним метаболізмом, а з гомеостазом крові.

(г) Багато років тому припускали, що мозок не може використовувати для палива жирні кислоти, а лише глюкозу. Однак це припущення було безпідставним; це була необґрунтована помилка і відсутні дані, що її підтверджують. Починаючи з 1950-х років і з багатьма результатами, підтвердженими в наступному десятилітті, і особливо в останньому десятилітті 2000-х років, відомо, що мозок, а особливо нейрони, можуть споживати жирні кислоти як енергетичне паливо, оскільки вони мають усі ферменти для їх деградації.

Однак мозок є хорошим споживачем глюкози, яку він переважно використовує як енергетичне паливо, і тим не менш нейронам не потрібен інсулін, оскільки цей гормон не впливає на активність його специфічного транспортера глюкози GLUT3. Крім того, інсулін не виділяється в період голодування, що вказує на те, що коли глюкоза в крові нормальна, глюкоза в крові зберігається (уникаючи надмірного споживання іншими тканинами) для використання мозку, оскільки інсулін сприяє його використанню м’язом, жир і серце, залишаючи мозок без енергії. Ці дані ще раз демонструють, що помилково відведена роль інсуліну як гормону, необхідного для нормального споживання глюкози клітинами, не має сенсу. Якби інсулін був необхідний для нормального споживання глюкози клітинами, це був би мозок, який є органом, найбільш залежним від його споживання, який повинен мати свій чутливий до інсуліну транспортер. Ця відсутність інсуліну в періоди, коли тканини повинні регулярно мати глюкозу, ще раз вказує на те, що роль інсуліну насправді є виключно гіпоглікемічним гормоном, що насправді означає, що гіпоглікемія - це не лише його ефект, а реальна функція. Див .: Інсулін, глюкоза в крові та глюкостаз (плакат).

(д) М’язові клітини є основними споживачами глюкози і є одними з найбільш чутливих до інсуліну, з транспортером глюкози GLUT4. Однак цим клітинам не потрібен інсулін для споживання глюкози, оскільки вони також мають інші неінсуліночутливі транспортери глюкози (GLUT1, GLUT10 та GLUT11), щоб гліколіз м’язів не працював. Відомо, що фізичні вправи знижують рівень глюкози в крові. Діабетики знають, що під час фізичних вправ вони можуть зменшити дозу інсуліну або гіпоглікемічних препаратів, досягаючи кращого рівня глюкози, ніж при сидячому житті. Це наочно показує, що м’язу для роботи не потрібен інсулін.

Чому інсулін спеціально активізує надходження глюкози лише в м’язові, серцеві та жирові клітини? Пояснення просте: інсулін, як гіпоглікемічний гормон, повинен усунути надлишок глюкози, а ресурс, що використовується для цього, змушує його потрапляти в клітини, які можуть його найбільше підтримувати, оскільки вони є хорошими споживачами глюкози: м’язи та серце, як матеріал енергії та жирової тканини, щоб перетворити її у жир, який там накопичуватиметься. Але це не означає, що ці клітини потребують перевантаження глюкозою.

Незалежно від активації засвоєння глюкози в жировій клітці, м’язах та серці, інсулін виконує інші метаболічні функції: збільшує біосинтез жиру (жирні кислоти та тригліцериди) у печінці та жировій тканині (більшість тканин синтезу жиру), активуючи експресію генів усіх ферментів у процес: ацетил-КоА карбоксилаза [3,4], синтаза жирних кислот [5,7] та гліцерол 3-фосфат ацилтрансфераза [5,8]. Вплив на гени синтази та трансферази також активується безпосередньо глюкозою [9]. Крім того, інсулін посилює цей ефект опосередковано, уникаючи споживання жиру, пригнічуючи експресію генів ферменту піруват-карбоксилази; див. анаплероз. Важливо наполягати на цьому: оскільки інсулін регулює експресію цих генів, ці ефекти є дуже тривалими, і це може зайняти тижні або місяці, щоб відновити свою нормальну експресію. Огляд цих ефектів див. У [8].

3. Mabrouk, G. M., Helmy, I. M., Thampy, K. G. & Wakil, S. J. (1990) Гострий гормональний контроль ацетил-КоА карбоксилази. Журнал біологічної хімії 265, 6330-6338.

4. Witters, L. A. & Kemp, B. E. (1992) Активація інсуліном ацетил-КоА карбоксилази супроводжується інгібуванням 5'-АМФ активованої протеїнкінази. Журнал біологічної хімії 267, 2864-2867.

5. Sul, H. S., Latasa, M.-J., Moon, Y. & Kim, K.-H. (2000) Регуляція промотору синтази жирних кислот за допомогою інсуліну. Журнал харчування 130, 315S-320S.

6. Палмер, Д. Г., Руттер, Г. А. і Таваре, Дж. М. (2002) Експресія гена синтази жирної кислоти, стимульована інсуліном, не вимагає посилення транскрипції білка 1, що зв’язує стерин, у первинних адипоцитах. Біохімічні та біофізичні дослідження 291, 439-443.

7. Ванг, Ю. та ін. (2004) Ген жирової синтази людини та ліпогенез novo координовано регулюються в жировій тканині людини. Журнал харчування 134, 1032-1038.

8. Ферре (1999) Регулювання експресії генів глюкозою. Праці Товариства з харчування 58, 621-623.

9. O'Brien, R. M. & Granner, D. K. (1996) Регуляція експресії генів за допомогою інсуліну. Фізіологічні огляди 76, 1109-1161.

Остаточним висновком цих ефектів є те, що дієта, багата на вуглеводи, хоча і з низьким вмістом жиру - або навіть без жиру - завдяки значному збільшенню рівня глюкози в крові сприяє секреції інсуліну, який активізує синтез жиру та його накопичення. Таким чином, більша частина вуглеводів у раціоні перетворюється на жирні кислоти і, нарешті, на тригліцериди [5-9].

Ці ефекти не виникають, коли рівень глюкози в крові знаходиться на початковому рівні (5 мМ, що еквівалентно 90 мг/100 мл), оскільки така ситуація не сприяє секреції інсуліну. Синтез жиру в цих умовах не активується, і фермент піруват-карбоксилази може відігравати свою анаплеротичну роль, дозволяючи його деградацію. Ці ефекти ще раз вказують на те, що інсулін не є гормоном для регулювання споживання глюкози тканинами для вироблення АТФ, а для усунення надлишку глюкози, перетворюючи її в жирні кислоти, сприяючи ожирінню, що є загальновідомим фактом.

Отже, слід зробити висновок, що активність інсуліну пов’язана із глобальним гомеостатичним станом організму, функція якого полягає у підтримці рівня глюкози в крові на низькому рівні, змушуючи її споживання деякими певними клітинами, замість потреб внутрішніх енергія клітин. Недовга тривалість інсуліну (кілька хвилин) показує, що його функція полягає у вирішенні критичних надзвичайних станів або небезпеки. Інсулін не є гормоном, необхідним для споживання клітинами глюкози, а лише пристосуванням для швидкого примусу до його споживання, щоб знизити рівень глюкози в крові, коли в раціоні є надлишок вуглеводів, або коли інші гормони (переважно адреналін) мають підняв його занадто високо, і діяльність організму не змогла це пояснити (невирішений стрес).

Причина плутанини щодо функції інсуліну, мабуть, пов’язана з тим, що було відзначено, що здатність м’язових клітин споживати глюкозу може бути збільшена під впливом інсуліну, і це, мабуть, призвело до думки, що інсулін необхідний для підтримки м’язової діяльності, і ідея була узагальнена, поширюючи її на інші клітини, без підстави. Однак це не зовсім так. Основним енергетичним паливом для червоних м'язів і серця є не глюкоза, а жирні кислоти, тоді як глюкоза є вторинним альтернативним паливом (і спеціальним для швидких рухів). Ця помилка, безсумнівно, є однією з причин нерозуміння діабету. Пояснення, яке ми представляємо тут, пропонує нові способи боротьби з діабетом, які ми пояснюємо на цій веб-сторінці. Дивіться на діабет і здійснюйте метаболізм.

Пов’язані розділи цього веб-сайту:

Вправа обмін речовин

Надлишок вуглеводів у раціоні

Їжа та дієта

Харчовий кабінет професора Мелендеса-Гевії