Интересные факты об инсулине.

20141216162235163Инсулин – гормон пептидной (белковой) природы, который вырабатывается в-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы.

В свою очередь поджелудочная железа в организме животного выполняет как экзокринную функцию (выделяет ферменты в просвет 12перстной кишки для переваривани компонентов пищи), так и эндоркинную (выделение гормонов, в частности инсулина).

Островки Лангерганса (эндокринная часть поджелудочной железы) занимают всего около 10% от общей площади поджелудочной железы.

Гормон инсулин участвует в первую очередь в регуляции углеводного обмена в организме, в частности контролирует уровень глюкозы в крови, являясь «проводником» глюкозы в клетки. В норме после принятия пищи, при повышении уровня глюкозы в крови, в-клетки под влиянием глюкозы, начинают выделять инсулин, который взаимодействует с глюкозой и затем рецепторами клеток тканей, после чего глюкоза поступает в клетку, где и используется в качестве основного энергетического материала. При недостатке инсулина или невозможности его проникновения в клетки, наступает состояние, которое характеризуется как сахарный диабет.

Молекулярно инсулин состоит из аминокислотных остатков, расположенных в определенной последовательности, которая и определяет подбор экзогенного инсулина при лечении диабета. Так кошкам лучше подходит бычий инсулин, а собакам свиной.Помимо того, инсулин обладает анаболическим эффектом, тормозит расщепление жира и участвует в процессе синтеза белка для нужд организма и построения мышц.

Заслуга по определению точной последовательности аминокислот, молекулы инсулина 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 летДороти Кроуфут-Ходжкин с помощью методарентгеновской дифракции определила пространственное строение молекулы инсулина. Её работы также отмечены Нобелевской премией.

В 1869 году в Берлине 22-летний студент-медик Пауль Лангерганс, изучая с помощью  микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее неизвестные клетки, которые были распределены по всей железе. Предназначение этих клеток было не понятно, их назвали островки «Лангерганса». Позднее Эдуад Лагус показал, что в них образуется секрет, который играет роль в регуляции пищеварения.

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

В 1900 году Леонид Васильевич Соболев экспериментально обнаружил, что после перевязки протоков поджелудочной железы железистая ткань атрофируется, а островки Лангерганса сохраняются. Опыты проводились в лаборатории Ивана Петровича Павлова. Поскольку активность островковых клеток сохраняется, диабет при этом не возникает. Эти результаты наряду с фактом изменения островков у больных диабетом позволили Соболеву сделать заключение, что островки Лангерганса необходимы для регуляции углеводного обмена. Кроме того, Соболев предложил использовать железу новорожденных животных для выделения вещества, обладающего противодиабетическим действием. Методы выделения активного гормонального вещества из поджелудочной железы, предложенные и опубликованные Соболевым, были использованы в 1921 г. Бантингом и Бестом в Канаде без ссылки на Соболева.

В следующие два десятилетия были предприняты несколько попыток выделить островковый секрет как потенциальное лекарство.

Практически выделить инсулин удалось группе ученых из Торонто (ученый Фредерик Бантинг и его ассистент Чарльз Бест). Метод заключался в лигировании протока поджелудочной железы и выделении инсулина после гибели железистой части. Выделенный белок снижал уровень сахара в крови после введения его животному без поджелудочной железы. Первое название инсулина было Айлетин. Метод выделения инсулин оказался долгим и трудоемким, поэтому было принято решение попробовать выделить инсулин из поджелудочной железы плодов телят, что существенно облегчило получение инсулина. Полученный белок требовал определенную степень очистки, которую разработал биохимик Джеймс Коллип. После чего был проведен ряд успешных экспериментов по введению инсулина. В 1922 году впервые инсулин был введен человеку – мальчику Леонарду Томпсону, страдающему сахарным диабетом. К сожалению опыт стал неудачным по причине развития аллергической реакции. Что указывало на необходимость улучшения степени очистки препарата. Через несколько дней опыт повторили, он оказался успешным. В дальнейшем предстояло наладить промышленный способ получения инсулина.

Фредерик Бантинг стал обладателем Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1923 г. Промышленное коммерческое производство инсулинов под торговой маркой Илетин было начато в 1923 году фармацевтической компанией Eli Lilly and Company.

Промышленные инсулины на сегодняшний день отличаются продолжительностью действия после введения в организм, их подразделяют на короткой продолжительности, среднего и длительного действия, также выделяют смешанные инсулины. Промышленный инсулин достаточно “хрупкая субстанция”, он чувствителен к высоким и низким температурам (идеальное хранение в холодильнике), к встряхиванию, срок годности открытого флакона, при условиях правильного хранения, составляет 28-30 дней. Правильное введение инсулина залог дейсвия препарата, инсулины, за исключением препаратов короткого действия, должны вводится непосредственно под кожу (не внутрикожно) специальными инсулиновыми шприцами. Короткие инсулины можно вводить как подкожно, так и внутривенно/внутримышечно. Данные препараты используются в основновном для стабилизации общего состояния в условиях стационарного лечения (например при экстренной помощи животным с диабетическим кетоацидозом), под контролем врача.

Для синтезирования инсулина в в-клетке островка Лангерганса необходимо повышение уровня глюкозы в крови, которая с белком переносчиком поступает в в-клетки. После чего, начинается синтез препроинсулина – неактивного инсулина, который в ряде биохимических реакций становится активным гормоном. Выброс инсулина из в-клеток осуществляется под действием кальция и кальциевых каналов в-клеток. В норме выделения инсулина происходит постоянно в течение суток, примерно, раз в 15 минут.

На концентрацию и действие инсулина влияет множество факторов – гормон глюкагон снижает синтез инсулина (вырабатывается в а-клетках островков Лангерганса) и повышается его синтез при снижении инсулина в крови; “стрессовые” гормоны (адреналин, кортизол) – нейтрализуют действие инсулина, также как и прогестерон, тиреоидные гормоны и соматотропный гормон. При ожирении инсулин с глюкозой не может проникнуть в клетку, что приводит к повышению его синтеза в в-клетках и повышению глюкозы в крови. В этом случае постепенно происходит развитие инсулинонезависимого сахарного диабета (в 90% болеют кошки из общего числа кошек с диагнозом СД). Тяжелые инфекционные, онкологические заболевания, также могут приводить к инсулинорезистентности и повышению уровня глюкозы в крови. Панкреатит, амилоидоз, длительное состояние инсулинорезистентности могут приводить к «повреждению» островков Лангерганса, утрате в-клеток, отсутствию выработки инсулина и как следствие к возникновению инсулинозависимого сахарного диабета (в 90% случаев встречается у собак). В этом случае для лечения сахарного диабета необходимо введение экзогенного инсулина пожизненно.

Островковый амилоидоз

К сожалению даже наличие большого количества промышленных препаратов инсулина, продолжительность жизни животных страдающих СД намного меньше, как правило это связано с возникновением осложнений СД. Введение экзогенного инсулина, к сожалению, не полностью имитирует выброс инсулина самой поджелудочной железой. В последнее время, активно ведутся работы по трансплантации островков поджелудочной железы, что позволит отказаться от введения экзогенного инсулина, снизить количество осложнений СД и улучшить качество жизни больных собак и кошек.

 

С уважением ВЦ "Алден-вет"