Редактирование: Гормон инсулин

{{DISPLAYTITLE:Гормон инсулин - действие, эффекты, синтез, секреция}}
{{Клинфарм4}}
== Введение ==

Эта статья посвящена фармакологическому действию [[инсулин]]а, [[глюкагон]]а, [[соматостатин]]а и [[Пероральные сахаропонижающие средства|пероральных сахаропонижающих средств]]. Открытие инсулина в 1921 г. произвело переворот в медицине, дав средство для лечения инсулинозависимого сахарного диабета (сахарного диабета типа I) — болезни, которая считалась неизлечимой. В первой части главы описаны физиологические эффекты инсулина и механизмы его действия; тем самым обоснована роль этого гормона в лечении сахарного диабета. В следующей части дана фармакодинамика и фармакокинетика препаратов инсулина, рассмотрены преимущества интенсивной инсулинотерапии и ее роль в предупреждении хронических осложнений сахарного диабета. Далее описаны фармакологические свойства пероральных сахаропонижающих средств, без которых немыслимо лечение инсулинонезависимого сахарного диабета (сахарного диабета типа II) — самой распространенной формы заболевания. В конце главы рассказывается о физиологии и фармакологии глюкагона и соматостатина. Особое внимание уделено все более широкому применению аналогов соматостатина в клинической практике.

== Инсулин ==

=== Историческая справка ===

'''Открытие инсулина''' — одно из самых ярких в медицине. Честь открытия принадлежит Бантингу и Бесту, но без предшествующих трудов многих исследователей оно было бы немыслимым. В 1869 г. немецкий студент-медик Пауль Лангерганс обратил внимание, что поджелудочная железа состоит из двух групп клеток — ацинозных, секретируюших пищеварительные ферменты, и иных, собранных в так называемые островки. Лангерганс предположил, что островковые клетки выполняют какую-то особую функцию. О том, какова эта функция, догадались только в 1889 г., когда Оскар Минковски и Йозеф фон Меринг описали у подвергнутых панкреатэктомии собак синдром, похожий на сахарный диабет (Minkowski, 1989).

Затем последовало множество попыток выделить из поджелудочной железы вещество, регулирующее уровень глюкозы в крови. В начале 1900-х гг. немецкий терапевт Георг Людвиг Цюльцер решился ввести вытяжку из поджелудочной железы умирающему от сахарного диабета больному. Больному стало лучше, но ненадолго: когда запасы вытяжки закончились, он впал в кому и скончался. Еще одна попытка найти антидиабетический фактор была предпринята в 1911 г. Э. Л. Скоттом, студентом Чикагского университета. Он лечил собак с экспериментальным сахарным диабетом с помощью спиртового экстракта поджелудочной железы (кстати, почти такого же, какой впоследствии использовали Бантинг и Бест). Однако научный руководитель Скотта счел эти эксперименты неубедительными, поскольку тот не проводил измерений уровня глюкозы в крови. С 1916 по 1920 г. румынский физиолог Николае Паулеску поставил серию опытов, в которых показал, что введение вытяжки из поджелудочной железы собакам с экспериментальным сахарным диабетом снижает содержание глюкозы и кетоновых тел в моче. Несмотря на то что эти результаты были опубликованы, работу Паулеску оценили по достоинству только много лет спустя.

Не подозревая о работах своих предшественников, молодой канадский хирург из Торонто Фредерик Г. Бантингв 1921г.упросил профессора физиологии Джона Дж. Р. Маклеода пустить его в лабораторию для выделения антидиабетического фактора из поджелудочной железы. Бантинг предположил, что секретируемый островковыми клетками гормон (инсулин) быстро разрушается протеазами — во время экстракции или еще до нее. Вместе с Чарльзом Г. Бестом, студентом-медиком четвертого курса, он стал перевязывать протоки поджелудочной железы чтобы избежать протеолиза. После перевязки ацинозные клетки подвергались дегенерации, а островки оставались интактны-ми, и из них с помощью этанола и кислоты был экстрагирован антидиабетический фактор. Полученный экстракт снижал уровень глюкозы в крови у собак с экспериментальным сахарным диабетом.

Первым больным, получившим экстракт Бантинга и Беста, был четырнадцатилетний Леонард Томпсон (Banting et al., 1922), госпитализированный в Торонтскую городскую больницу с уровнем глюкозы в крови 500 мг% (28 ммоль/л) и суточным диурезом 3—5 л. Несмотря на строгую диету (450 ккал/сут), глюкозурия нарастала, и без инсулина мальчик бы погиб через несколько месяцев. Пробное введение экстракта поджелудочной железы привело к снижению уровней глюкозы в крови и моче. Тогда исследователи стали вводить мальчику зкстракг ежедневно, вслед за чем последовало немедленное улучшение. Суточная экскреция глюкозы снизилась со 100 до 7,5 г. Кроме того, «мальчик повеселел, окреп и сказал, что чувствует себя значительно лучше». Таким образом, заместительная терапия новым гормоном — инсулином — позволила предотвратить неизбежную смерть от сахарного диабета (Banting et al., 1922). В последующий год Бантинга и Беста преследовали неудачи. Им никак не удавалось добиться воспроизводимости результатов, то есть раз от раза получать акти вн ые экстракты поджелудочной железы. К решению этой проблемы подключился Маклеод, и, кроме того, Бантинг обратился за помощью к Джеймсу Б. Кол-липу — химику, прославившемуся выделением и очисткой адреналина. Вскоре методика экстрагирования была отлажена, и больные в Северной Америке получили возможность лечиться инсулином, выделенным из поджелудочных желез свиней и крупного рогатого скота. В настоящее время сахарный диабет лечат человеческим инсулином, получаемым методами генной инженерии.

В 1923 г., с удивительной быстротой, Бантинг и Маклеод были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине, и сразу же вокруг нее закипели страсти. Бантинг заявил, что свою половину премии он разделит с Бестом. Маклеод поделился с Колл и пом. История открытия инсулина подробно описана Блиссом (Bliss, 1982).

== Строение инсулина ==

Несколько лет спустя Абель получил чистый кристаллический инсулин, но аминокислотная последовательность этого гормона была расшифрована Сэнгером только в I960 г. В 1963 г. был синтезирован искусственный инсулин, а в 1972 г. Ходжкин с коллегами установил его пространственную структуру. Инсулин был первым гормоном, который стали определять с помощью РИА (Yalow, 1978).

Бета-клетки островков поджелудочной железы синтезируют инсулин из препроинсулина — одноцепочечного белка-предшественника, состоящего из 110 аминокислотных остатков. После переноса через мембрану шероховатого эндоплазматического ретикулума от препроинсулина отщепляется кислый N-концевой сигнальный пептид из 24 аминокислотных остатков, и образуется проинсулин (рис. 61.1). На этом этапе образуются дисульфидные связи, и молекула приобретает третичную структуру. В аппарате Гольджи от человеческого проинсулина протеазы отщепляют четыре основных аминокислотных остатка и соединительное звено — С-пептид. В результате получаются две пептидные цепи (А и В), вместе составляющие молекулу инсулина. Каждая из цепей содержит по одной дисульфидной связи, между собой они соединены еще двумя. A-цепь обычно содержит 21 аминокислотный остаток, В-цепь — 30; молекулярная масса инсулина равна 5734. Аминокислотная послеловательность инсулина считается консервативной, но в ходе эволюции с ней происходили существенные изменения, отразившиеся на биологической активности и иммуногенности этого гормона (De Meyts, 1994). У большинства видов имеется один ген инсулина, кодирующий один белок. Исключение составляют крысы и мыши, имеющие по два гена инсулина. У них образуются по два инсулина, различающихся двумя аминокислотными остатками В-цепи.

Кристаллическая структура инсулина к настоящему времени изучена с разрешением 0,15 нм. Обе цепи гормона имеют весьма упорядоченную структуру с несколькими а-спиральными участками. По отдельности цепи инсулина биологической активностью не обладают. В растворе инсулин может существовать как мономер, димер или гексамер. Гексамер образуется с участием двух ионов Zn +; полагают, что именно в этой форме инсулин хранится в секреторных гранулах β-клеток. По-видимому, Zn + играет ведущую роль в формировании кристаллов инсулина, а кристаллизация ускоряет процесс превращения проинсулина в инсулин и облегчает хранение гормона. Большинство препаратов инсулина содержат высококонцентрированный раствор гексамеров гормона. После того как препарат инсулина всосался и его концентрация упала до физиологической (наномолярной), гормон распадается на мономеры, которые и обладают биологической активностью. В последнее время появились препараты инсулина, содержащие мономеры гормона.

Значительная часть наших знаний о взаимосвязи структуры и активности инсулина получена при изучении инсулинов различных видов животных, а также путем химических модификаций молекулы гормона. Инвариантные аминокислотные остатки (Гли\ Глу\ Глн5, Тир1'*, Асн21 в A-цепи и Вал12, Тир16, Гли23, Фен24, Фен и Тир26 в В-цепи) образуют структуру, которая взаимодействует с рецептором инсулина (рис. 61.2). Некоторые из этих остатков участвуют и в димеризации инсулина (de Meyts, 1994). Лей13 A-цепи и Лей17 В-цепи, по-видимому, формируют второй участок связывания (de Meyts, 1994). Инсулин связывается с N-концевым и С-концевым участками а-субъеди-ницы рецептора. Полагают, что в связывании участвует и богатый цистеином фрагмент а-субъединицы рецептора. Как правило, сродство инсулина к своему рецептору коррелирует со способностью гормона влиять на метаболизм глюкозы. Бычий и свиной инсулины обладают биологической активностью, равной активности человеческого инсулина, инсулин морских свинок значительно менее активен, а некоторые птичьи инсулины по активности превосходят человеческий.

Инсулин входит в семейство пептидов, называемых инсулиноподобными факторами роста — ИФР. Два из них (ИФР-I и ИФР-П) имеют молекулярную массу около 7500 и по структуре сходны с проинсулином (Cohick and Clemmons, 1993). В молекуле ИФР сохранены участки, тождественные С-пептиду проинсулина. В отличие от инсулина, ИФР продуцируются многими тканями и участвуют в первую очередь в регуляции роста, а не метаболизма. Полагают, что эти пептиды, особенно ИФР-1, опосредуют действие СТГ (раньше их даже называли соматомединами). Не исключено, что релаксин — гормон, секретируемый желтым телом во время беременности, находится в отдаленном родстве с ИФР.

Рецепторы инсулина и ИФР-I тоже сходны по структуре (Duronio and Jacobs, 1988). Поэтому инсулин хоть и с низким сродством, но связывается с рецептором ИФР-I, а ИФР-1 — с рецептором инсулина. Полагают, что стимулирующее действие инсулина на пролиферацию клеток, по крайней мере отчасти, опосредовано рецептором ИФР-I. Метаболическая и митогенная активность аналогов инсулина не всегда коррелируют. Например, метаболическая активность проинсулина в 50 раз меньше, чем инсулина, а митогенная — всего в 2 раза меньше (King and Kahn, 1981). Это нужно учитывать при выборе препарата инсулина, поскольку стимулирующее действие на пролиферацию клеток повышает риск атеросклероза.

Рисунок 61.1. Человеческий проинсулин и его превращение в инсулин. Показана аминокислотная последовательность человеческого инсулина. Под действием протеаз от проинсулина отщепляются четыре основных аминокислотных остатка (31, 32, 64 и 65-й) и соединительное звено — С-пептид. Показаны места действия прогормон-конвертаз 2 и 3 (ПГК2 и ПГКЗ).

== Метаболизм инсулина ==

=== Синтез и секреция ===

Синтез, запасание и секреция инсулина β-клетками, а также инактивация гормона в тканях-мишенях подробно изучены на клеточном и молекулярном уровнях. Более того, эти сведения послужили основой для изучения секреторной активности других островковых клеток (Orci, 1986). Островки поджелудочной железы содержат клетки четырех типов, которые синтезируют и секретируют разные пептидные гормоны: β-клетки — инсулин, а-клетки — глюкагон, 5-клетки — соматостатин, а РР-клетки (они же F-клетки) — панкреатический полипептид. На долю β-клеток приходится 60—80% массы островка, они составляют его ядро. Альфа-, 8- и РР-клетки формируют вокруг ядра мантию толщиной в 1—3 клетки.

Островковые клетки соединены между собой щелевыми контактами, которые пропускают небольшие молекулы и обеспечивают координацию работы клеток (Orci, 1986). Артериола, входя в островок, ветвится и образует в его ядре похожую на клубочек капиллярную структуру. Капилляры выходят в мантию и сливаются там в собирательный сегмент венулы (Вопner-Weir and Orci, 1982). Кровь в островке течет от р-клеток к а-и 5-клеткам (Samols et al., 1986). Таким образом, β-клетки первыми воспринимают концентрацию глюкозы в крови, а остальные типы клеток подвергаются действию чрезвычайно высоких концентраций инсулина.

Как уже говорилось, инсулин образуется из одноцепочечного предшественника, в котором А- и В-цепи соединены С-пеп-тидом. В процессе трансляции возникает препроинсулин, содержащий дополнительно сигнальную последовательность из 24 гидрофобных аминокислотных остатков на N-конце В-цепи. Сигнальная последовательность нужна для проникновения образующегося препроинсулина в просвет шероховатого эндо-плазматического ретикулума, где сигнальная последовательность сразу же отщепляется, а проинсулин в мелких везикулах транспортируется в аппарат Гольджи. Здесь он упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для его превращения в инсулин (Orci, 1986).

Превращение проинсулина в инсулин начинается в аппарате Голыши и продолжается в секреторных гранулах, практически завершаясь к моменту секреции. Таким образом, в кровоток попадают эквимолярные количества С-пептида и инсулина. Какие биологические функции выполняет С-пептид, пока не известно, однако он служит надежным маркером секреции инсулина (Polonsky and Rubenstein, 1986). Кроме того, из β-клеток высвобождаются малые количества проинсулина и дез-31,32-проинсулина. Это может объясняться либо экзоцитозом гранул, в которых превращение проинсулина в инсулин еще не завершилось, либо наличием дополнительного механизма секреции. Поскольку Я проинсулина в кровотоке намного больше, чем Т1/2 инсулина, до 20% иммунореактивного инсулина плазмы на самом деле представляют собой проинсулин и промежуточные продукты его превращения в инсулин.

Рисунок 61.2. Пространственная структура инсулина. Заштрихованная область соответствует участку связывания с рецептором. Pullen etal., 1976.

Превращение проинсулина в инсулин осуществляют две Са2+-зависимые эндопептидазы, обнаруженные в секреторных гранулах островковых и других нейроэндокринных клеток. Эти эндопептидазы — прогормон-конвертазы 2 и 3 — имеют активный центр, сходный с таковым субтилизина, и расщепляют связи Лиз—Apr и Apr—Apr (Steiner et al., 1992). Прогормон-конвертаза 2 расщепляет только место соединения С-пептида с A-цепью. Прогормон-конвертаза 3 расщепляет преимущественно место соединения С-пептида с В-цепью, но может также действовать на точку приложения прогормон-конвертазы 2. Хотя данное семейство эндопротеаз включает в себя как минимум еще два белка (прогормон-конвертазу 1 и фурин), за превращение проинсулина в инсулин ответственны, очевидно, только прогормон-конвертазы 2 и 3.

=== Регуляция секреции инсулина ===

Секреция инсулина регулируется настолько четко и слаженно, что и натощак, и во время еды в крови поддерживается постоянный уровень глюкозы. В регуляции участвуют питательные вещества, гормоны, вырабатываемые поджелудочной железой и ЖКТ, а также медиаторы вегетативной нервной системы. Глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и кетоновые тела стимулируют секрецию инсулина. Островки поджелудочной железы имеют богатую адренергическую и холинергическую иннервацию. Стимуляция а2-адренореиепторов ведет к подавлению секреции инсулина, а стимуляция β2-адре-норецепторов и блуждающего нерва — к усилению. Любое воздействие, повышающее симпатический тонус (гипоксия, переохлаждение, хирургическое вмешательство, ожоги), сопровождается снижением секреции инсулина за счет активации а2-адренорецепторов. Соответственно, а2-адреноблокаторы увеличивают базальный уровень инсулина в плазме, а β2-адреноблокаторы уменьшают его (Porte and Halter, 1981).

Главным стимулятором секреции инсулина служит глюкоза, ее присутствие необходимо и для действия других стимуляторов (Matschinsky, 1996). Глюкоза сильнее стимулирует секрецию инсулина, когда ее принимают внутрь, чем при в/в введении. Действительно, прием пиши (и в ее составе — глюкозы) ведет к выбросу гормонов ЖКТ и активации блуждающего нерва (Malaisse, 1986; Brelje and Sorenson, 1988). Среди гормонов ЖКТ, стимулирующих секрецию инсулина, ведущая роль принадлежит гастроингибирующему пептиду и глюкагоноподобному пептиду типа 1; менее сильные стимуляторы — гастрин, секретин, хо-лецистокинин, ВИП, гастрин-высвобождающий пептид и оксинтомодулин (Ebert and Creutzfeldt, 1987).

Секреция инсулина, возникающая под действием глюкозы, носит двухфазный характер. Первая фаза достигает максимума через I —2 мин и длится недолго, вторая начинается не сразу, но продолжается длительное время. Механизм, посредством которого глюкоза вызывает секрецию инсулина, до конца не изучен. Первым делом глюкоза должна попасть внутрь β-клеток и метаболизироваться (Matschinsky, 1996).

Глюкоза транспортируется в β-клетки путем облегченной диффузии, в которой участвует мембранный белок — переносчик глюкозы GLUT2 (см. ниже). Внутри клеток глюкоза фосфорилирустся глюкокиназой. В отличие от других гексокиназ, глюкокиназа (гексокиназа типа IV) экспрессируется только в тех клетках, которые участвуют в регуляции метаболизма глюкозы, в частности в гепатоцитах и β-клетках островков поджелудочной железы. Благодаря довольно высокой константе Михаэлиса (10—20 ммоль/л) этот фермент играет важнейшую роль в поддержании нормальной концентрации глюкозы в организме. Способность моно- и дисахаридов подвергаться фосфори-лированию и, следовательно, гликолизу коррелирует с их способностью стимулировать секрецию инсулина. Этот факт позволил предположить, что на самом деле стимулятором секреции инсулина является некий промежуточный продукт гликолиза либо какой-то кофермент (Matschinsky, 1996). Обнаружение мутаций гена глюкокиназы у больных с относительно редкой формой сахарного диабета — юношеским инсулинонезависимым сахарным диабетом типа 2 (MODY2; см. ниже) упрочило гипотезу о том, что глюкокиназа служит своеобразным датчиком концентрации глюкозы. Данные мутации приводят к нарушению способности глюкокиназы фосфорилировать глюкозу и таким образом увеличивают минимальную концентрацию глюкозы, при которой усиливается секреция инсулина (Gidh-Jain et al., 1993).

В конечном счете скорость секреции инсулина определяется внутриклеточной концентрацией Са2+ (Wolfet al., 1988). Метазолизм глюкозы, который начинается с фосфорилирования глюкокиназой, приводит к уменьшению отношения концентраций АТФ и АДФ в клетке. В результате ингибируются АТФ-чувст-вительные калиевые каналы и мембрана β-клетки деполяризуется. Последующее открывание потенциалзависимых кальциевых каналов приводит ко входу Са2+ в клетку. Кальций активирует фосфолипазы А2 и С, и в результате образуются арахидоно-вая кислота, инозитолполифосфаты и ДАГ. ИФ3 способствует мобилизации Са2+ из структур, подобных эндоплазматическому ретикулуму, что вызывает дальнейший подъем внутриклеточной концентрации Са . Ионы кальция непосредственно стимулируют секрецию инсулина.

Подъем внутриклеточной концентрации Са наблюдается также при активации фосфолипазы С ацетилхолином, холецистокинином и гормонами, увеличивающими внутриклеточную концентрацию цАМФ (Ebert and Creutzfeldt, 1987). Глюкагон, гастроингибирующий пептид и глюкагоноподобный пептид типа 1 активируют аденилатциклазу β-клеток (фермент, под действием которого образуется цАМФ), а соматостатин и а2-адреностимуляторы ингибируют ее (Fleischer and Erlichman, 1989).

Большинство питательных веществ и гормонов, стимулирующих секрецию инсулина, усиливают и биосинтез этого гормона (Gold et al., 1982). Хотя синтез и секреция инсулина тесно связаны между собой, существуют факторы, которые влияют на один процесс, не затрагивая другой. Примером может служить снижение внутриклеточной концентрации Са2+, которое ингибирует секрецию, но не влияет на синтез инсулина.

Скорости секреции инсулина и глюкагона осгровковыми клетками обычно находятся в обратной зависимости друг от друга (Unger, 1985). Это связано с действием на а-клетки инсулина, а также глюкозы и других веществ (см. ниже). Кроме того, секрецию и инсулина, и глюкагона модулирует соматостатин — третий островковый гормон (см. ниже). Глюкагон вызывает выброс соматостатина, а соматостатин подавляет секрецию инсулина, что в физиологических условиях большой роли не играет. Кровь в островках течет от р-клеточного ядра к а- и 5-клеткам (Samols et al., 1986), поэтому инсулин может паракринно ингибировать секрецию глюкагона, а вот соматостатин, чтобы попасть к а- и β-клеткам, должен пройти оба круга кровообращения. Таким образом, инсулин регулирует секрецию глюкагона и панкреатического полипептида, тогда как роль соматосгатина остается неясной. 

=== Распределение и инактивация ===

В крови инсулин находится в виде ни с чем не связанного мономера, и его объем распределения приближается к объему внеклеточной жидкости. Натощак из поджелудочной железы в воротную вену поступает около 40 мкг (1 ед) инсулина в час. При этом в воротной вене концентрация инсулина составляет 2—4 нг/мл (50—100 мкед/мл), а в периферической крови — 0,5 нг/мл (12 мкед/мл), или примерно 0,1 нмоль/л. После приема пиши концентрация инсулина в воротной вене быстро возрастает, вслед за чем наблюдается параллельный, но меньший по амплитуде подъем концентрации инсулина в периферической крови. Задача инсулинотерапии — воспроизвести эту картину, однако с помощью п/к инъекций гормона добиться этого очень и очень трудно.

Т1/2 инсулина в плазме у здоровых людей и больных с неосложненным сахарным диабетом составляет 5—6 мин (Sodoyez et al„ 1983). У больных сахарным диабетом, имеющих антитела к инсулину, эта цифра бывает несколько выше. Т,/2 проинсулина дольше и составляет примерно 17 мин; на долю проинсулина приходится около 10% всего иммунореактивного инсулина плазмы (Robbins et al., 1984). У больных с инсулиномой доля проинсулина в крови обычно увеличена и достигает 80% иммунореактивного инсулина плазмы. Поскольку биологическая активность проинсулина составляет около 2% активности инсулина, истинная концентрация гормона всегда несколько ниже той, которую дают неспецифичные РИА и иммуноферментный анализ. С-пептид секретируется вместе с инсулином в эквимолярных количествах, но его молярная концентрация в плазме выше концентрации инсулина — за счет меньшего печеночного клиренса и длительного Т1/2 (около 30 мин) (Robbins et al., 1984). По концентрации С-пептида в крови судят о стимулированной секреции инсулина.

Инактивация инсулина осуществляется преимущественно в печени, почках и мышцах (Duckworth, 1988). Примерно половина инсулина, достигающего печени через воротную вену, разрушается гепатоцитами и не попадает в системный кровоток. Инсулин фильтруется в почечных клубочках и реабсорбируется в почечных канальцах, что тоже приводит к его разрушению. Тяжелая почечная недостаточность влияет на ТЦ инсулина даже в большей степени, чем заболевания печени (Rabkin et al., 1984). Дело в том, что гепатоциты и в норме инактивируют инсулин с максимальной скоростью, поэтому возможности скомпенсировать утраченную функцию почек у них нет. Прием глюкозы внутрь, похоже, приводит к снижению поглощения инсулина печенью (Hanks et al.,1984).    Периферические ткани, в частности жировая, тоже инактивируют инсулин, но в малых количествах.

Протеолиз инсулина в печени происходит главным образом внутри гепатоцитов (после интернализации гормон-рецепторного комплекса), и лишь малая часть инсулина расщепляется на поверхности клеток (Berman et al., 1980). Интернализация гормон-рецепторного комплекса осуществляется путем эндоцитоза, во время которого комплекс попадает в мелкие везикулы, называемые эндо-сомами. В них и начинается разрушение инсулина (Duckworth, 1988). Некоторое количество гормона разрушается в лизосомах.

Доля инсулина, разрушаемого после интернализации, зависит от типа клеток. Так, в гепатоцитах расщепляется более 50% попавшего внутрь клеток инсулина, а эндотелиальные клетки высвобождают неизмененным почти весь поглощенный ими гормон. По-видимому, инсулин просто транспортируется эндотелиальными клетками из крови во внеклеточное пространство (King and Johnson,1985).    Там, где эндотелиальные клетки соединены между собой плотными контактами (в частности, в мышечной и жировой ткани), такой транспорт, называемый трансцитозом, играет важнейшую роль в доставке инсулина к клеткам-мишеням.

В расщеплении инсулина участвуют несколько ферментов. Главный из них — цистеиновая металлопротеиназа, содержащаяся в гепатоцитах (Shii and Roth, 1986). Иммунологически сходные с ней белки обнаружены в мышцах, почках и головном мозге (Duckworth, 1988). Наибольшую активность по расщеплению инсулина проявляет цитозоль, поэтому возникает вопрос, каким же образом цитозольный фермент действует на заключенный в везикулы инсулин. В то же время эта активность обнаружена и в эндосомах (Hamel et al., 1991). Описан и другой фермент, расщепляющий инсулин (Authieret al., 1994). Распределение ролей между двумя ферментами остается под вопросом. Не исключено, что оба они участвуют в инактивации и других гормонов, в частности глюкагона.

== Механизмы действия инсулина ==

''Читайте отдельную статью:'' [[Механизмы действия инсулина]]
@@ Строка 23: / Строка 23: @@
 Несколько лет спустя Абель получил чистый кристаллический инсулин, но аминокислотная последовательность этого гормона была расшифрована Сэнгером только в I960 г. В 1963 г. был синтезирован искусственный инсулин, а в 1972 г. Ходжкин с коллегами установил его пространственную структуру. Инсулин был первым гормоном, который стали определять с помощью РИА (Yalow, 1978).
-Бета-клетки островков поджелудочной железы синтезируют инсулин из препроинсулина — одноцепочечного белка-предшественника, состоящего из 110 аминокислотных остатков. После переноса через мембрану шероховатого эндоплазматического ретикулума от препроинсулина отщепляется кислый N-концевой сигнальный пептид из 24 аминокислотных остатков, и образуется проинсулин (рис. 61.1)[[Image:Gm61_1.jpg|250px|thumb|right|Рисунок 61.1. Человеческий проинсулин и его превращение в инсулин.]]. На этом этапе образуются дисульфидные связи, и молекула приобретает третичную структуру. В аппарате Гольджи от человеческого проинсулина протеазы отщепляют четыре основных аминокислотных остатка и соединительное звено — С-пептид. В результате получаются две пептидные цепи (А и В), вместе составляющие молекулу инсулина. Каждая из цепей содержит по одной дисульфидной связи, между собой они соединены еще двумя. A-цепь обычно содержит 21 аминокислотный остаток, В-цепь — 30; молекулярная масса инсулина равна 5734. Аминокислотная послеловательность инсулина считается консервативной, но в ходе эволюции с ней происходили существенные изменения, отразившиеся на биологической активности и иммуногенности этого гормона (De Meyts, 1994). У большинства видов имеется один ген инсулина, кодирующий один белок. Исключение составляют крысы и мыши, имеющие по два гена инсулина. У них образуются по два инсулина, различающихся двумя аминокислотными остатками В-цепи.
+Бета-клетки островков поджелудочной железы синтезируют инсулин из препроинсулина — одноцепочечного белка-предшественника, состоящего из 110 аминокислотных остатков. После переноса через мембрану шероховатого эндоплазматического ретикулума от препроинсулина отщепляется кислый N-концевой сигнальный пептид из 24 аминокислотных остатков, и образуется проинсулин (рис. 61.1). На этом этапе образуются дисульфидные связи, и молекула приобретает третичную структуру. В аппарате Гольджи от человеческого проинсулина протеазы отщепляют четыре основных аминокислотных остатка и соединительное звено — С-пептид. В результате получаются две пептидные цепи (А и В), вместе составляющие молекулу инсулина. Каждая из цепей содержит по одной дисульфидной связи, между собой они соединены еще двумя. A-цепь обычно содержит 21 аминокислотный остаток, В-цепь — 30; молекулярная масса инсулина равна 5734. Аминокислотная послеловательность инсулина считается консервативной, но в ходе эволюции с ней происходили существенные изменения, отразившиеся на биологической активности и иммуногенности этого гормона (De Meyts, 1994). У большинства видов имеется один ген инсулина, кодирующий один белок. Исключение составляют крысы и мыши, имеющие по два гена инсулина. У них образуются по два инсулина, различающихся двумя аминокислотными остатками В-цепи.
 Кристаллическая структура инсулина к настоящему времени изучена с разрешением 0,15 нм. Обе цепи гормона имеют весьма упорядоченную структуру с несколькими а-спиральными участками. По отдельности цепи инсулина биологической активностью не обладают. В растворе инсулин может существовать как мономер, димер или гексамер. Гексамер образуется с участием двух ионов Zn +; полагают, что именно в этой форме инсулин хранится в секреторных гранулах β-клеток. По-видимому, Zn + играет ведущую роль в формировании кристаллов инсулина, а кристаллизация ускоряет процесс превращения проинсулина в инсулин и облегчает хранение гормона. Большинство препаратов инсулина содержат высококонцентрированный раствор гексамеров гормона. После того как препарат инсулина всосался и его концентрация упала до физиологической (наномолярной), гормон распадается на мономеры, которые и обладают биологической активностью. В последнее время появились препараты инсулина, содержащие мономеры гормона.
@@ Строка 32: / Строка 32: @@
 Рецепторы инсулина и ИФР-I тоже сходны по структуре (Duronio and Jacobs, 1988). Поэтому инсулин хоть и с низким сродством, но связывается с рецептором ИФР-I, а ИФР-1 — с рецептором инсулина. Полагают, что стимулирующее действие инсулина на пролиферацию клеток, по крайней мере отчасти, опосредовано рецептором ИФР-I. Метаболическая и митогенная активность аналогов инсулина не всегда коррелируют. Например, метаболическая активность проинсулина в 50 раз меньше, чем инсулина, а митогенная — всего в 2 раза меньше (King and Kahn, 1981). Это нужно учитывать при выборе препарата инсулина, поскольку стимулирующее действие на пролиферацию клеток повышает риск атеросклероза.
+Рисунок 61.1. Человеческий проинсулин и его превращение в инсулин. Показана аминокислотная последовательность человеческого инсулина. Под действием протеаз от проинсулина отщепляются четыре основных аминокислотных остатка (31, 32, 64 и 65-й) и соединительное звено — С-пептид. Показаны места действия прогормон-конвертаз 2 и 3 (ПГК2 и ПГКЗ).
 == Метаболизм инсулина ==
 === Синтез и секреция ===
-[[Image:Bio_wiki_24_1.jpg|250px|thumb|right|В бета-клетках при метаболизме глюкозы образуется АТФ, которая стимулирует секрецию инсулина]]
 Синтез, запасание и секреция инсулина β-клетками, а также инактивация гормона в тканях-мишенях подробно изучены на клеточном и молекулярном уровнях. Более того, эти сведения послужили основой для изучения секреторной активности других островковых клеток (Orci, 1986). Островки поджелудочной железы содержат клетки четырех типов, которые синтезируют и секретируют разные пептидные гормоны: β-клетки — инсулин, а-клетки — глюкагон, 5-клетки — соматостатин, а РР-клетки (они же F-клетки) — панкреатический полипептид. На долю β-клеток приходится 60—80% массы островка, они составляют его ядро. Альфа-, 8- и РР-клетки формируют вокруг ядра мантию толщиной в 1—3 клетки.
@@ Строка 43: / Строка 45: @@
 Как уже говорилось, инсулин образуется из одноцепочечного предшественника, в котором А- и В-цепи соединены С-пеп-тидом. В процессе трансляции возникает препроинсулин, содержащий дополнительно сигнальную последовательность из 24 гидрофобных аминокислотных остатков на N-конце В-цепи. Сигнальная последовательность нужна для проникновения образующегося препроинсулина в просвет шероховатого эндо-плазматического ретикулума, где сигнальная последовательность сразу же отщепляется, а проинсулин в мелких везикулах транспортируется в аппарат Гольджи. Здесь он упаковывается в секреторные гранулы вместе с ферментами, необходимыми для его превращения в инсулин (Orci, 1986).
-Превращение проинсулина в инсулин начинается в аппарате Гольджи и продолжается в секреторных гранулах, практически завершаясь к моменту секреции. Таким образом, в кровоток попадают эквимолярные количества С-пептида и инсулина. Какие биологические функции выполняет С-пептид, пока не известно, однако он служит надежным маркером секреции инсулина (Polonsky and Rubenstein, 1986). Кроме того, из β-клеток высвобождаются малые количества проинсулина и дез-31,32-проинсулина. Это может объясняться либо экзоцитозом гранул, в которых превращение проинсулина в инсулин еще не завершилось, либо наличием дополнительного механизма секреции. Поскольку Я проинсулина в кровотоке намного больше, чем Т1/2 инсулина, до 20% иммунореактивного инсулина плазмы на самом деле представляют собой проинсулин и промежуточные продукты его превращения в инсулин.[[Image:Gm61_2.jpg|250px|thumb|right|Рисунок 61.2. Пространственная структура инсулина.]]
+Превращение проинсулина в инсулин начинается в аппарате Голыши и продолжается в секреторных гранулах, практически завершаясь к моменту секреции. Таким образом, в кровоток попадают эквимолярные количества С-пептида и инсулина. Какие биологические функции выполняет С-пептид, пока не известно, однако он служит надежным маркером секреции инсулина (Polonsky and Rubenstein, 1986). Кроме того, из β-клеток высвобождаются малые количества проинсулина и дез-31,32-проинсулина. Это может объясняться либо экзоцитозом гранул, в которых превращение проинсулина в инсулин еще не завершилось, либо наличием дополнительного механизма секреции. Поскольку Я проинсулина в кровотоке намного больше, чем Т1/2 инсулина, до 20% иммунореактивного инсулина плазмы на самом деле представляют собой проинсулин и промежуточные продукты его превращения в инсулин.
+Рисунок 61.2. Пространственная структура инсулина. Заштрихованная область соответствует участку связывания с рецептором. Pullen etal., 1976.
 Превращение проинсулина в инсулин осуществляют две Са2+-зависимые эндопептидазы, обнаруженные в секреторных гранулах островковых и других нейроэндокринных клеток. Эти эндопептидазы — прогормон-конвертазы 2 и 3 — имеют активный центр, сходный с таковым субтилизина, и расщепляют связи Лиз—Apr и Apr—Apr (Steiner et al., 1992). Прогормон-конвертаза 2 расщепляет только место соединения С-пептида с A-цепью. Прогормон-конвертаза 3 расщепляет преимущественно место соединения С-пептида с В-цепью, но может также действовать на точку приложения прогормон-конвертазы 2. Хотя данное семейство эндопротеаз включает в себя как минимум еще два белка (прогормон-конвертазу 1 и фурин), за превращение проинсулина в инсулин ответственны, очевидно, только прогормон-конвертазы 2 и 3.
@@ Строка 49: / Строка 53: @@
 === Регуляция секреции инсулина ===
-Секреция инсулина регулируется настолько четко и слаженно, что и натощак, и во время еды в крови поддерживается постоянный уровень глюкозы. В регуляции участвуют питательные вещества, гормоны, вырабатываемые поджелудочной железой и ЖКТ, а также медиаторы вегетативной нервной системы. Глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и кетоновые тела стимулируют секрецию инсулина. Островки поджелудочной железы имеют богатую адренергическую и холинергическую иннервацию. Стимуляция а2-адренорецепторов ведет к подавлению секреции инсулина, а стимуляция β2-адре-норецепторов и блуждающего нерва — к усилению. Любое воздействие, повышающее симпатический тонус (гипоксия, переохлаждение, хирургическое вмешательство, ожоги), сопровождается снижением секреции инсулина за счет активации а2-адренорецепторов. Соответственно, а2-адреноблокаторы увеличивают базальный уровень инсулина в плазме, а β2-адреноблокаторы уменьшают его (Porte and Halter, 1981).
+Секреция инсулина регулируется настолько четко и слаженно, что и натощак, и во время еды в крови поддерживается постоянный уровень глюкозы. В регуляции участвуют питательные вещества, гормоны, вырабатываемые поджелудочной железой и ЖКТ, а также медиаторы вегетативной нервной системы. Глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты и кетоновые тела стимулируют секрецию инсулина. Островки поджелудочной железы имеют богатую адренергическую и холинергическую иннервацию. Стимуляция а2-адренореиепторов ведет к подавлению секреции инсулина, а стимуляция β2-адре-норецепторов и блуждающего нерва — к усилению. Любое воздействие, повышающее симпатический тонус (гипоксия, переохлаждение, хирургическое вмешательство, ожоги), сопровождается снижением секреции инсулина за счет активации а2-адренорецепторов. Соответственно, а2-адреноблокаторы увеличивают базальный уровень инсулина в плазме, а β2-адреноблокаторы уменьшают его (Porte and Halter, 1981).
 Главным стимулятором секреции инсулина служит глюкоза, ее присутствие необходимо и для действия других стимуляторов (Matschinsky, 1996). Глюкоза сильнее стимулирует секрецию инсулина, когда ее принимают внутрь, чем при в/в введении. Действительно, прием пиши (и в ее составе — глюкозы) ведет к выбросу гормонов ЖКТ и активации блуждающего нерва (Malaisse, 1986; Brelje and Sorenson, 1988). Среди гормонов ЖКТ, стимулирующих секрецию инсулина, ведущая роль принадлежит гастроингибирующему пептиду и глюкагоноподобному пептиду типа 1; менее сильные стимуляторы — гастрин, секретин, хо-лецистокинин, ВИП, гастрин-высвобождающий пептид и оксинтомодулин (Ebert and Creutzfeldt, 1987).
@@ Строка 63: / Строка 67: @@
 Большинство питательных веществ и гормонов, стимулирующих секрецию инсулина, усиливают и биосинтез этого гормона (Gold et al., 1982). Хотя синтез и секреция инсулина тесно связаны между собой, существуют факторы, которые влияют на один процесс, не затрагивая другой. Примером может служить снижение внутриклеточной концентрации Са2+, которое ингибирует секрецию, но не влияет на синтез инсулина.
 Скорости секреции инсулина и глюкагона осгровковыми клетками обычно находятся в обратной зависимости друг от друга (Unger, 1985). Это связано с действием на а-клетки инсулина, а также глюкозы и других веществ (см. ниже). Кроме того, секрецию и инсулина, и глюкагона модулирует соматостатин — третий островковый гормон (см. ниже). Глюкагон вызывает выброс соматостатина, а соматостатин подавляет секрецию инсулина, что в физиологических условиях большой роли не играет. Кровь в островках течет от р-клеточного ядра к а- и 5-клеткам (Samols et al., 1986), поэтому инсулин может паракринно ингибировать секрецию глюкагона, а вот соматостатин, чтобы попасть к а- и β-клеткам, должен пройти оба круга кровообращения. Таким образом, инсулин регулирует секрецию глюкагона и панкреатического полипептида, тогда как роль соматосгатина остается неясной.
 === Распределение и инактивация ===
@@ Строка 82: / Строка 86: @@
 ''Читайте отдельную статью:'' [[Механизмы действия инсулина]]
-== Читайте также ==
-*[[Сахарный диабет - действие инсулина]]
-*[[Инсулинотерапия (препараты инсулина)]]
-*[[Побочные эффекты инсулина]]
-*[[Пероральные сахаропонижающие средства]]
-*[[Глюкагон]] - функции, синтез, действие
-*[[Соматостатин]]
-*[[Диазоксид]]
-*[[Виды инсулина]]
-*[[Инсулинозависимый диабет]]
-*[[Сахарный диабет второго типа]]