Откриването на инсулина и неговата роля в организма

Откриването на инсулина и неговата роля в организма

Опровержение

Ако имате някакви медицински въпроси или притеснения, моля, говорете с вашия доставчик на здравни услуги. Статиите в Health Guide са подкрепени от рецензирани изследвания и информация, получена от медицински общества и правителствени агенции. Те обаче не са заместител на професионални медицински съвети, диагностика или лечение.

В дъждовна нощ през 1921 г. в университета в Торонто Фредерик Бантинг, заедно със своя асистент Чарлз Бест, откриват инсулин в лаборатория, предоставена им от Джон Маклеод. По този начин те постигнаха един от най-значителните медицински пробиви за всички времена.

Добре, не знаем дали всъщност валеше. И пробивът със сигурност не се случи само за една нощ. Но тези трима учени - заедно с Джеймс Колип, който по-късно помогна за пречистването на инсулина - наистина се приписват на откриването на инсулина.

Жизненоважни

  • До откриването на инсулина в началото на 20-ти век, диабет тип 1 (T1DM) винаги е бил фатален.
  • Първоначално инсулинът, използван за лечение, е получен от животни, по-специално от крави (говежди инсулин) и свине (свински инсулин).
  • Сега синтетичният човешки инсулин се произвежда с помощта на бактерии. Видовете се различават по това колко бързо действат върху тялото и по начина на доставка.
  • Лечението с инсулин също се използва от 31% от хората с диабет тип 2 (T2DM), обикновено след изгаряне на панкреаса от производството на допълнителен инсулин, за да компенсира устойчивостта на клетките към него.


Истинската история на откриването на инсулин обхваща няколко години и легион изследователи (Vecchio, 2018). Докато описанията на болести, за които се предполага, че са диабет, датират още от 1500 г. пр. Н. Е. В древен Египет, едва през 1800 г. хората започват да осъзнават, че панкреасът може да играе роля в болестта. През 1890 г. изследователите забелязват, че пълното отстраняване на панкреаса от куче води до симптомите, които често се наблюдават при хора с диабет. От това те знаеха, че панкреасът има нещо общо със състоянието - просто трябваше да разберат какво точно е това.

Панкреасът е уникален орган, който има едновременно екзокринна и ендокринна функции. Екзокринната означава, че органът отделя химични вещества през каналите. В този случай панкреасът отделя храносмилателни ензими през каналите и в червата. Ендокринната означава, че орган отделя химически вещества директно в кръвта.

Реклама

Над 500 генерични лекарства, всеки 5 $ на месец

Преминете към аптека Ro, за да попълните рецептите си само за 5 долара на месец всяка (без застраховка).

Научете повече

Изследователите забелязват, че панкреасът има множество функции. Когато блокират каналите на панкреаса (неговата екзокринна функция), части от панкреаса ще умрат. Въпреки това, области на панкреаса, известни като островчета Лангерханс (тъй като приличаха на острови от тъкан в панкреаса), не умряха и кръвната захар не беше засегната. Това показва, че островчетата имат някаква ендокринна функция, която играе роля в нивата на кръвната захар. През 1910-те сър Едуард Шарпи-Шафер въвежда термина инсулин, за да се отнася до веществото, отделяно от тези островчета, което може да контролира кръвната захар, като терминът е от латински Островът , което означава остров.

Бантинг и Бест работят върху изолирането на инсулин от панкреаса през 1921 г., като провеждат изследвания върху кучета. Те представиха своите открития - официално обявиха откриването на инсулина - през декември 1921 г. и през 1922 г. инсулинът беше използван за първи път върху хората. Първият получател на инсулин е Леонард Томпсън, 14-годишно момче с диабет тип 1. Преди това захарният диабет тип 1 е бил фатално заболяване.

Какво представлява инсулинът и защо е толкова важен?

Както откриват Бантинг и други, инсулинът е хормон, който се секретира от области на панкреаса, наречени островчета Лангерханс. По-конкретно, инсулинът се секретира от бета клетки в островчетата. Има и алфа клетки, които секретират глюкагон (друг хормон, участващ в регулирането на нивата на кръвната захар), делта клетки, които секретират соматостатин (инхибиращ хормон), и по-малки количества от други клетки, секретиращи хормони.

Инсулинът и глюкагонът са основните хормони, които регулират нивата на кръвната захар в организма. За да останете здрави, от съществено значение е нивата на кръвната захар да останат строго контролирани. Прекалено ниските нива на кръвната захар (наречени хипогликемия) или твърде високите нива на кръвната захар (хипергликемия) могат да доведат до усложнения и дори смърт. Инсулинът помага за понижаване на нивата на кръвната захар, докато глюкагонът помага за повишаването им. Следователно нарушенията на инсулина са нарушения, при които нивата на кръвната захар са неконтролирани. Това се отнася главно до заболявания като захарен диабет тип 1 (T1DM) и захарен диабет тип 2 (T2DM). Въпреки това, някои необичайни състояния могат да повлияят и нивата на инсулин в кръвта. Ще стигнем до тях скоро, но първо, нека да се потопим по-задълбочено в това, което прави инсулинът в тялото.

Инсулин в организма

Инсулинът е вид хормон, известен като пептиден хормон. Пептидните хормони работят в организма, като действат върху повърхността на клетките, за да предават съобщения. Инсулинът започва като единична верига от аминокиселини, известна като препроинсулин, преди да се превърне в проинсулин и след това накрая в инсулин. Част от този процес създава страничен продукт, известен като С-пептид. Измерването на С-пептида може да бъде важно клинично, тъй като може да даде индикация за това колко естествен инсулин произвежда тялото на човек.

как да измерите точно пениса си

Инсулинът се освобождава от бета клетките в кръвта в отговор на повишените нива на кръвната захар (наричани още нива на кръвната захар). Когато ядете храна, която съдържа захар или въглехидрати (които се разграждат до захар), нивата на кръвната захар се повишават. Молекулите на глюкозата навлизат в бета клетките в панкреаса, преминавайки през протеин на клетъчната повърхност, наречен глюкозен транспортер 2 (GLUT2). Това сигнализира на бета-клетката, че е време да се отдели инсулин.

След като се освободи в тялото, инсулинът се свързва с инсулиновите рецептори на повърхността на клетките. В мастните (мастните) клетки и мускулните клетки активирането на инсулиновия рецептор премества протеин, наречен глюкозен транспортер 4 (GLUT4), на повърхността на клетките. След това глюкозата може да влезе в мастните и мускулните клетки чрез GLUT4, ефективно намалявайки количеството глюкоза в кръвта. В мастните клетки глюкозата се съхранява като триглицериди (вид мазнини). В мускулните клетки глюкозата се използва за енергия и може да се съхранява за по-късно в дълги вериги, наречени гликоген.

Инсулинът действа и върху чернодробните клетки, което ги кара да съхраняват глюкоза и като гликоген. Глюкозата може да влезе в чернодробните клетки без GLUT4. Въпреки това, инсулинът активира ензим, наречен хексокиназа, и други ензими, които участват в производството на гликоген, ефективно улавяне на глюкозата там и поддържане на нивата на кръвната захар.

Възможно е да се направи кръвен тест за проверка на нивата на инсулин в организма. Тези стойности обаче не се проверяват рутинно. Вместо това могат да се използват други кръвни тестове за диагностициране на заболявания като преддиабет, T1DM и T2DM, включително тест за кръвна глюкоза на гладно (FPG), орален глюкозен толеранс (OGTT) и тест за хемоглобин A1c (HbA1c).

Нарушения на инсулина

Нарушенията на инсулина включват състояния, при които в тялото има твърде много инсулин (наречен хиперинсулинемия), състояния, при които в тялото няма достатъчно инсулин, и състояния, при които има променливо количество инсулин, но клетките на тялото не са реагирайки ефективно на него. Последната ситуация се нарича инсулинова резистентност и е причина за преддиабет и T2DM.

Преддиабетът, T1DM и T2DM са най-честите нарушения на инсулина досега. Според Центрове за контрол и профилактика на заболяванията (CDC) , към 2015 г., над 84 милиона американци имат преддиабет - състояние, което може да доведе до T2DM (CDC, 2017). Освен това над 30 милиона - това е почти 1 на 10 - хората в САЩ имат диабет. От тях 90-95% от хората имат T2DM.

T1DM е автоимунно заболяване, при което тялото спира да произвежда инсулин или произвежда само много малко инсулин. Автоимунното заболяване е разстройство, при което тялото се самонапада. В T1DM тялото произвежда антитела, които са насочени и унищожават бета клетките на панкреаса. В резултат на това те вече не са в състояние да произвеждат инсулин. По-рано T1DM се наричаше младежки диабет или диабет с непълнолетно начало, но е възможно да бъдете диагностицирани наскоро с T1DM като възрастен. Изглежда, че генетиката играе поне частична роля за излагането на някой на риск от развитие на T1DM, но това не е единственият фактор. Изследователите вярват, че експозицията, като излагане на вируси, също играе роля. Тъй като хората с T1DM не произвеждат инсулин, те са зависими от инсулина като лечение.

T2DM и преддиабетът са заболявания, при които тялото е устойчиво на инсулин. Това означава, че панкреасът все още е в състояние да произвежда инсулин (поне в началото), но клетките на тялото са намалили чувствителността към инсулин. Това води до повишаване на нивата на кръвната захар, тъй като глюкозата не се транспортира ефективно в мастните и мускулните клетки, нито се поддържа ефективно в черния дроб като гликоген. Когато нивата са леко повишени, се казва, че човек има преддиабет. След като нивата на кръвната захар надхвърлят определен праг, на човек се поставя диагноза T2DM.

Изследователите не са сигурни какво точно причинява инсулинова резистентност на молекулярно ниво, но най-значимите рискови фактори са воденето на заседнал начин на живот и наднорменото тегло или затлъстяването (особено с излишните мазнини около средата или увеличения размер на талията). Отначало бета-клетките на панкреаса може да са в състояние да отговорят на нуждите на организма, като компенсират инсулиновата резистентност. С течение на времето обаче панкреасът изгаря и не може да произведе толкова инсулин, колкото е необходимо на тялото. Лекарствата за T2DM са насочени към намаляване на нивата на кръвната захар и правят тялото по-чувствително към инсулин. Малко под една трета (31%) от хората с T2DM се нуждаят от инсулин като лечение.

Има няколко по-редки нарушения, които оказват влияние върху нивата на инсулин в организма. Инсулиномите са тумори, които отделят инсулин, което води до високи нива на инсулин в кръвта и ниски нива на кръвната захар. Те са изключително редки, с приблизителни оценки 4 къщи на 1 000 000 хора всяка година (UpToDate, 2019). Незидиобластозата е друго състояние, при което тялото произвежда твърде много инсулин. Въпреки това, вместо да имат инсулин-секретиращ тумор, хората с незидиобластоза просто имат по-голям брой бета-клетки в панкреаса от нормалното. И накрая, има генетични причини за високо кръвен инсулин, с които се раждат някои индивиди. Това се нарича вроден хиперинсулинизъм. Досега са идентифицирани девет генни мутации, които могат да причинят това, но и те са много редки - 1 на 2500 до 1 на 50 000.

Какви са признаците и симптомите на инсулиновите проблеми?

Симптомите, свързани с инсулиновите проблеми, са същите като симптомите, които се проявяват, когато нивата на кръвната захар са твърде високи или твърде ниски.

Когато нивата на инсулин са твърде високи, това може да причини хипогликемия. Симптомите на ниска кръвна захар могат да започнат леко, но бързо могат да станат опасни и дори фатални. Те включват:

  • Безпокойство
  • Замайване
  • Умора
  • Главоболие
  • Неравномерен сърдечен ритъм или сърцебиене (учестен пулс, който се чувства като трептене)
  • Треперене
  • Изпотяване
  • Промени във зрението
  • Объркване
  • Изцапване на думи
  • Припадъци
  • Загуба на съзнание
  • Смърт

Когато нивата на инсулин са твърде ниски или тялото е устойчиво на инсулин, това може да причини хипергликемия. Високата кръвна захар може да бъде асимптоматична, може да доведе до дългосрочни усложнения или може да доведе до животозастрашаващи състояния, известни като диабетна кетоацидоза (DKA) и хиперосмоларно хипергликемично състояние (HHS). Симптомите включват:

  • Повишена жажда (полидипсия)
  • Често уриниране (полиурия)
  • Силен глад (полифагия)
  • Липса на енергия
  • Отслабване
  • Промените в зрението
  • Изтръпване, изтръпване или болка в крайниците (невропатия)
  • Затруднено заздравяване
  • Чести инфекции
  • Сърдечни заболявания или проблеми с кръвоносните съдове
  • Плодов дъх
  • Сънливост
  • Болка в корема
  • Повръщане
  • Висока температура
  • Объркване
  • Яжте

Инсулинът като лекарство

Още от откриването си инсулинът е допълнително тестван и разработен в няколко лекарства, които могат да се дават на хора с диабет. The Американска диабетна асоциация (ADA) изчислява, че шест милиона души използват инсулин в САЩ (ADA, 2015).

За разлика от други лекарства за диабет, инсулинът не е хапче. С едно изключение, той трябва да се прилага през кожата, обикновено с игла. Като се има предвид, има множество опции за хора, които са на инсулин (Shah, 2016).

  • Флакон и спринцовка: Методът с флакона и спринцовката е това, за което обикновено се сещате, когато си представяте инжекции с инсулин или инжекции с инсулин. Включва потребителят да изтегли предварително определена доза инсулин в спринцовка, която след това да си инжектира.
  • Инсулинова писалка: Инсулиновите писалки са устройства, в които вече има инсулин. Потребителят може да регулира дозата, обикновено с циферблат или някакъв друг механизъм. Инсулиновите писалки са по-лесни за употреба и могат да имат и по-малки игли, което ги прави по-удобни за използване.
  • Инсулинова помпа: Инсулиновите помпи са устройства, които се прикрепят към тялото и могат да доставят непрекъснато малки количества инсулин, както и по-големи дози по време на хранене. Тези помпи по-точно имитират това, което всъщност прави панкреасът в тялото. Те могат да доставят и по-точни дози инсулин. Инсулиновите помпи могат да позволят на индивида по-голяма гъвкавост в начина му на живот, тъй като хората трябва само да носят устройството и не трябва да се притесняват за отделни инжекции постоянно.

Когато се комбинират с непрекъснат мониторинг на глюкозата, инсулиновите помпи могат да служат като затворена форма на доставка на инсулин. Това означава, че нивата на кръвната захар се наблюдават непрекъснато и помпата реагира адекватно на показанията. Тази система понякога се нарича изкуствен панкреас и в момента се тества.

  • Инсулинов инжекционен инжектор: Реактивните инжектори работят чрез изстрелване на течни лекарства под високо налягане през кожата. Те могат да бъдат ефективен метод за доставка за тези, които се чувстват неудобно с иглите. Едно проучване дори демонстрира, че струйният инжектор може да превъзхожда инсулиновата писалка при контролиране нивата на кръвната захар при хора с T2DM (Guo, 2017).
  • Инхалационен инсулин: В момента има една форма на одобрен от FDA инхалаторен инсулин, наречен Afrezza. Afrezza е бързодействаща форма на инсулин, която намалява броя на ежедневните пръчки на иглата, от които човек може да се нуждае. Други видове инхалаторен инсулин преди бяха на разположение, но не бяха много популярни , вероятно поради дихателни странични ефекти (Oleck, 2016).

Точно както методите за доставка на инсулин варират, така се различават и видовете инсулин, които хората могат да си дадат. Отначало инсулинът, използван за лечение, се получава от животни, по-специално от крави (говежди инсулин) и свине (свински инсулин). Сега синтетичният човешки инсулин се произвежда с помощта на бактерии. За да се случи това, учените използваха технология на рекомбинантна ДНК. Това предполага приемане на човешкия ген за производство на инсулин и поставянето му в генетичния код на бактериите. Бактериите четат кода, сякаш е техен собствен, и произвеждат човешки инсулин.

Една от целите на лечението с инсулин е да имитира какво се случва с инсулина в организма. Това включва стабилно снабдяване с ниско ниво на инсулин, което продължава през целия ден (това се нарича базален инсулин), съчетано с повишаване на инсулина около времето на хранене, за да се справи със свързаното повишаване на кръвната захар (те се наричат ​​болуси). Имайки предвид това, са разработени няколко различни форми на инсулин, които се различават в зависимост от времето им на поява (колко време отнема инсулинът да започне да работи), времето на пика (колко време след инжектирането инсулинът е най-ефективен) и продължителността (как дълго ефектите на инсулина продължават). Тези различни форми понякога се наричат ​​инсулинови аналози. Подредени по това колко бързо работят, основните видове инсулин според ADA са:

  • Бързо действащ: Започва да работи за 15 минути, достига пикове за 1 час, е ефективен за 2-4 часа (напр. Lispro / Humalog, aspart / Novolog)
  • Редовно или с кратко действие: Започва да работи за 30 минути, достига пикове за 2-3 часа, е ефективен за 3-6 часа (напр. Humulin R, Novolin R)
  • Междинно действие: Започва да работи за 2-4 часа, достига пикове за 4-12 часа, е ефективен за 12-18 часа (напр. NPH / Humulin N, NPH / Novolin N)
  • Продължително действие: Започва да работи след няколко часа, е ефективен за 24+ часа (напр. Детемир / Левемир, гларгин / Базаглар, гларжин / Лантус)
  • Ултрадълго действащо: Започва да работи след няколко часа, ефективно е за 42+ часа (напр. Degludec / Tresiba) ( ИМА )

В някои случаи могат да се комбинират различни видове инсулин.

Ако приемате инсулин за лечение на диабет, важно е да говорите с медицински специалист относно дозата си. Проследяването на нивата на кръвната Ви захар е добър начин да установите дали имате много епизоди на хипогликемия или хипергликемия, което може да означава, че дозата Ви трябва да се промени.

Препратки

  1. Американска диабетна асоциация. (n.d.). Основи на инсулина. Взето от https://www.diabetes.org/diabetes/medication-management/insulin-other-injectables/insulin-basics .
  2. Американска диабетна асоциация. (2015). Бързи факти и статистика за диабета . БЪРЗИ ФАКТИ Данни и статистика за диабета . Взето от https://professional.diabetes.org/content/fast-facts-data-and-statistics-about-diabetes .
  3. Центрове за контрол и профилактика на заболяванията. (2017, 18 юли). Нов доклад на CDC: Повече от 100 милиона американци имат диабет или преддиабет. Взето от https://www.cdc.gov/media/releases/2017/p0718-diabetes-report.html .
  4. Guo, L., Xiao, X., Sun, X., & Qi, C. (2017). Сравнение на струен инжектор и инсулинова писалка при контролиране на плазмените концентрации на глюкоза и инсулин при пациенти с диабет тип 2. Лекарство , 96 (1). doi: 10.1097 / md.0000000000005482, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28072690
  5. Oleck, J., Kassam, S., & Goldman, J. D. (2016). Коментар: Защо инхалираният инсулин се провали на пазара? Спектър на диабета , 29 (3), 180–184. doi: 10.2337 / diaspect.29.3.180, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5001220/
  6. Shah, R., Shah, V., Patel, M., & Maahs, D. (2016). Методи за доставка на инсулин: минало, настояще и бъдеще. Международен вестник за фармацевтични разследвания , 6 (1), 1. doi: 10.4103 / 2230-973x.176456, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4787057/
  7. UpToDate. (2019). Инсулином. Взето от https://www.uptodate.com/contents/insulinoma .
  8. Vecchio, I., Tornali, C., Bragazzi, N. L., & Martini, M. (2018). Откриването на инсулина: важен етап в историята на медицината. Граници в ендокринологията , 9 . doi: 10.3389 / fendo.2018.00613, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30405529
Виж повече