انسولین چیست؟ – ساختار، عملکرد و انواع بیماری های آن

هورمونی که از سلول های بتای جزایر لانگرهانس در لوزالمعده ترشح می شود و تأثیرات بسیاری در متابولیسم و عملکردهای مختلف بدن دارد، را انسولین می گویند. وظیفه اصلی این هورمون در واقع کاهش قند خون است که این کار را با ذخیره قند به صورت کلیگوژن در سلول های ماهیچه ای انجام می دهد. گلیکوژن ذخیره شده می تواند انرژی مورد نیاز بدن را تأمین کند. در کتاب علوم پایه هشتم در مورد انسولین و تأثیرات آن بر بدن توضیح داده شده است. برای شناخت بیشتر این ماده شیمیایی و نقشی که دارد، این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک، ما را راهنمایی می کند.

فهرست مطالب :

۱- انسولین چیست؟

۲- ساختار پروتئینی انسولین

۳- ساخت و سنتز

۴- ترشح و آزادسازی انسولین

۵- نوسانات میزان انسولین

۶- اثر انسولین در بدن

۷- منابع تولید دارویی

۸- بیماری های انسولین

۹- کاهش ترشح انسولین

۱۰- انواع داروهای انسولین

۱۱- روش مصرف انسولین

۱- انسولین چیست؟

انسولین هورمونی است که در بدن وظیفه تنظیم قند (گلوکز) خون را بر عهده دارد. ترشح این هورمون از غده لوزالمعده (پانکراس) است که اول پیش هورمون پروانسولین ساخته شده و بعد از تغییرات ساختاری به انسولین تبدیل می شود. ترشح آن از سلول های بتای جزایر لانگرهانس انجام می شود. وقتی میزان گلوکز خون افزایش می یابد به عنوان یک محرکی گیرنده های اختصاصی گلوکز در سلول های بتا را وادار به تولید و ترشح انسولین می کند. قرارگیری ژن انسولین در کروموزوم شماره ۱۱ است.

نکته :

اولین پروتئینی که به عنوان یک هورمون شناخته شد و نوع اسیدهای آمینه آن شناسایی شده انسولین بود که توانستند آن را به صورت مصنوعی نیز بسازند. این پروتئین به صورت خالص تهیه شده و پیش ساز آن شاخته شد.

۲- ساختار پروتئینی انسولین :

این هورمون که پلی پپتید می باشد، از تعدادی اسید آمینه تشکیل شده که از نظر ساختاری بدن بسیاری از مهره داران و بی مهرگان، انسولینی شبیه نوع انسانی ترشح می کند. ترتیب قرار گرفتن اسیدهای آمینه در بسیاری از گونه های مختلف جانداران یکی می باشد، از این رو می توان از انواع آن ها در درمان بالینی استفاده کرد.

این هورمون دارای دو زنجیره A و B می باشد. در زنجیره ی A این هورمون ۲۱ اسید آمینه و در زنجیره ی B آن ۳۰ اسید آمینه است که بین آن ها دو تا پیوند دی سولفور وجود دارد. یکی از این پیوندهای دی سولفور بین اسید آمینه شماره ۷ از هر دو زنجیره و پیوند دی سولفور دیگر بین اسید آمینه شماره ۲۰ از زنجیره ی A و اسید آمینه شماره ۱۹ از زنجیره ی B برقرار است. همچنین پیوند دی سولفور در داخل زنجیره A اسیدهای آمینه ردیف ۶ و ۱۱ را به هم وصل می کند.

توجه :

این هورمون به شکل مونومر در غلظت فیزیولوژی و به صورت هگزامر در غلظت های بالاست. چون گروه کربوکسیلی که در زنجیره B وجود دارد، می تواند پیوند هیدروژنی تشکیل دهد، دیمر مولکول های انسولین تشکیل شده و حتی می توانند به هگزامر در حضور یون Zn تبدیل شوند. شکل هگزامر پایدار بوده و فعالیت کمی دارد ولی شکل مونومر و دیمر می تواند در خون ترشح شود.

۳- ساخت و سنتز :

وقتی در بدن عامل تحریک کننده ای باشد، انسولین شروع به ترشح و ساخته شدن در غده لوزالمعده (پانکراس) می شود. مثلا با مصرف کربوهیدرات، مقدار گلوکز خون افزایش می یابد. در این هنگام این هورمون پیامی به سلول های هدف مبنی بر افزایش جذب و ذخیره گلوکز می دهد. وقتی میزان گلوکز خون تنظیم شد، مقدار ترشح آن کم می شود. در بخش درون ریز پانکراس تعداد یک تا سه میلیون سلولی که جزایر لانگرهانس دارند و فقط ۲ درصد جرم این غده را تشکیل می دهند، هورمون انسولین تولید می شود.

مراحل سنتز این هورمون به این شکل است که زنجیره پیش ساز پره پروانسولین از mRNA هایی که روی شبکه آندوپلاسمی قرار دارند، ترجمه شده و بعد تبدیل این پیش ساز به پروانسولین انجام می شود. زنجیره های A و B از برش دادن C پپتید توسط آنزیم اندوپپتیداز، تشکیل می شود. به این ترتیب انسولین بالغ با اتصال پل های دی سولفیدی تشکیل شده و در سیتوپلاسم ذخیره می شود.

۴- ترشح و آزادسازی انسولین :

هورمون انسولین از سلول های بتا در دو فاز آزاد می شود. در فاز اول ترشح هورمون خیلی سریع، وقتی که گلوکز خون با خوردن غذا بلافاصله زیاد شد، ترشح می شود (ترشح ناگهانی). ابتدا با ورود گلوکز همراه با ناقل گلوکز (GLUT2)، به سلول بتا، در فرآیند تولید انرژی (تولید آدنوزین تری فسفات ATP) شرکت می کند. به دنبال آن با بسته شدن کانال های یون پتاسیم و غیر قطبی شدن غشای سلول، کانال های یون کلسیم باز می شود. وقتی با ورود کلسیم مقدار آن در سلول زیاد شود، فعال شدن فسفولیپاز و شکافته شدن غشا را به دنبال دارد. در نتیجه وزیکول های ترشحی، انسولین را آزاد می کنند.

فاز دوم برای ترشح کند این هورمون در بلند مدت و ذخیره گلوکز برای رشد و تقسیم سلول است. اثر برخی هورمون های دیگر مثل هورمون رشد، کورتیزول، استروژن و پروژوسترون نیز منجر به تولید انسولین می شود.

توجه :

ترشح استیل کولین از پایانه های عصبی (دستگاه عصبی پاراسمپاتیک) باعث آزادسازی انسولین می شود. همچنین با جذب پروتئین ها و آمینواسیدها نیز این هورمون آزاد می شود. آرژینین، لیزین و لوسین از اسیدهای آمینه محرک ترشح این هورمون هستند.

۵- نوسانات میزان انسولین :

یک غلظت ایده آل برای این هورمون یک غلظت پایدار نیست بلکه باید این غلظت نوسانی باشد. ترشح این هورمون به طور پیوسته نیست بلکه ترشح آن تناوبی می باشد. این تناوبی بودن باعث تغییرات غلظت آن از ۸۰۰ پیکومول بر لیتر تا زیر ۱۰۰ پیکومول بر لیتر می شود. تناوب ترشح هورمون مذکور بین ۳ تا ۶ دقیقه می باشد و برای درمان های انسولینی مناسب است.

۶- اثر انسولین در بدن :

انسولین هورمونی است که در متابولیسم قند و هورمون های دیگر بدن نقش دارد. در واقع بدون وجود این هورمون، بدن نمی تواند از گلوکز استفاده کند. از جمله تاثیرات این هورمون بر بدن می توان به کاهش لیپولیز، کاهش گلیکوژنز در کبد، افزایش گلیکوژنز و کاهش گلیکوژنولیز در ماهیچه و کبد، افزایش رونویسی DNA و سنتز پروتئین، کاهش پروتئولیز، افزایش جذبی پتاسیم توسط سلول ها، افزایش استری شدن اسیدهای چرب، کاهش تخریب اسیدهای آمینه در کبد، افزایش ورود گلوکز به سلول ها و… را نام برد.

۷- منابع تولید دارویی :

هورمون مذکور را با توجه به منبع تولیدی به نوع حیوانی، نوع انسانی و آنالوگ تقسیم می کنند. نوع انسانی با تکنیک های نوترکیب و در آزمایشگاه تولید می شود. نوع حیوانی از خوک یا گاو تهیه شده و در نوع آنالوگ نیز در باکتری اشرشیاکولی، پروتئین این هورمون را رشد می دهند.

۸- بیماری های انسولین :

وقتی تولید و ترشح این هورمون در بدن متوقف شود به آن دیابت نوع ۱ می گویند که برای درمان نیاز به انسو لین درمانی است. اما در دیابت نوع ۲ پانکراس تولید این هورمون را انجام می دهد ولی سلول ها از این هورمون نمی توانند استفاده درست کنند و به این بیماری، مقاومت در مقابل انسولین نیز می گویند.

دیابت نوع ۲ :

از عواملی که می توان گفت باعث ایجاد این بیماری می شود یکی وجود اسیدهای چرب زیاد در خون می باشد. در این وضعیت سلول های چربی بزرگ شده با افزایش هورمون گرسنگی دیابت ۲ را سبب می شود. افزایش فروکتوز، چون می تواند تبدیل به گلوکز بشود، بیماری های التهابی ناشی از عفونت یا اضطراب، وجود باکتری های فلور در روده و مصرف بعضی از داروها نیز می تواند از عوامل ایجاد این بیماری باشد. مصرف الکل و نیکوتین، کم خوابی، دادن زود هنگام شیر گاو به کودکان، استفاده زیاد از کافئین نیز از عواملی هستند که می تواند ریسک ابتلا به این بیماری را زیاد کند.

از علایم این بیماری می توان به خستگی مفرط، عدم تمرکز، افزایش وزن، افزایش فشار خون، میل به خوردن شیرینی و احساس گرسنگی همیشگی را نام برد. با آزمایش میزان انسو لین در خون در حالت ناشتا به راحتی می توان به وجود این بیماری پی برد. قند خون را نیز می توان در حالت ناشتا اندازه گرفت و دیابت نوع ۲ را تشخیص داد.

توجه :

با ابتلا به این دیابت احتمال ابتلا به آلزایمر، کبد چرب، انواع سرطان ها (سینه، مثانه، پانکراس، رحم و…) و بیماری های قلبی و عروقی نیز زیاد می شود.

۹- کاهش ترشح انسولین :

برای کم کردن ترشح این هورمون در بدن، برای این که از مقاومت بدن در مقابل آن بکاهیم، این است که از غذاهایی با کربوهیدرات کم استفاده کنیم. روزانه میزان کالری کمتری برای ذخیره کمتر قند در بدن، مصرف کنیم. چون سلول های چربی احساس گرسنگی را با ترشح هورمون بیشتر می کند، با کاهش وزن می توان به ترشح کم هورمون انسو لین کمک کرد. ورزش و تحرک کافی، استفاده از سرکه سیب بعد از غذا، عدم استفاده از کربوهیدرات های تصفیه شده، کاهش چربی شکمی، افزایش میزان مصرف پروتئین ها در رژیم غذایی، افزایش مصرف فیبر، مصرف ویتامین ها و… از موارد دیگری است که به کاهش تولید این هورمون کمک می کند.

۱۰- انواع داروهای انسولین :

از انواع آن می توان به سریع الاثر نام برد که قبل از غذا و با انسو لین بلند مدت استفاده می شود. این دارو بعد از ۱۵ دقیقه اثر کرده و تأثیر آن ۲ تا ۴ ساعت می ماند. نوع دیگر انسو لین کوتاه اثر است که آن نیز قبل از غذا مصرف شده و ۳۰ دقیقه بعد مصرف اثر کرده و تأثیر آن ۳ تا ۶ ساعت می ماند. نوع سوم انسو لین با اثر متوسط که اثر آن بعد از ۲ الی ۴ ساعت آغاز و ماندگاری ۱۲ تا ۱۸ ساعت دارد. انسو لین با اثر طولانی که اثر آن بعد چند ساعت شروع و تا ۲۴ ساعت می ماند.

انسو لین NHP یا ایزوفان نمونه ای از عملکرد متوسط، انسو لین رگولار در درمان دیابت بارداری ودیابت ملیتوس نوع ۱ و نوع ۲ اثر دارد، انسو لین نوورپید برای درمان دیابت نوع ۱، لانتوس با اثر طولانی مدت، لومیر و … نمونه هایی از انواع این داروها هستند.

۱۱- روش مصرف انسولین :

یکی از این راه ها تزریق با سرنگ می باشد که در سه سایز ۰,۳ و ۰,۵ و ۱ میلی متری ساخته می شود. یکی دیگر از طریقه های مصرف این هورمون با قلم می باشد. قلم ها دارای طول ۴ تا ۱۲,۷ میلی متر بوده و دارای دو نوع یکبار مصرف و چند بار مصرف می باشند. یکی دیگر از راه های مصرف این دارو استفاده از پمپی است که با لوله باریکی، دارو را وارد بافت چربی شکم می کند. برای انسو لین های سریع الاثر، یک سری اسپری هایی وجود دارد که با نفس عمیق می توان دارو را وارد ریه کرد.