Transcript
Insulina i jej receptorBIOCHEMIA SEMINARIUM 15/12/2014
ARTUR NOWAKOWSKI
PATRYCJA GÓRALCZYK
Plan prezentacji
Komórki B trzustki
Miejscem wytwarzania insuliny są komórki B
wysp trzustkowych. Dziennie powstaje około 1-2
mg insuliny.
Komórki B mają bardzo dobrze rozwinięty AG,
wykształcone RER oraz liczne ziarnistości
zawierające zmagazynowany prohormon.
Komórki te są :
Obficie ukrwione (zapewnienie możliwości
szybkiego przejścia hormonów do krwi)
Unerwione przez bezmielinowe
zakończenia układu autonomicznego
Wyspy Langerhansa pobrane z trzustki szczura. (kolor niebieski – jądra
komórkowe, kolor zielony – insulina, kolor czerwony – glukagon)
Biosynteza proinsuliny i insuliny
Preproinsulina
Produkt wyjściowy reakcji syntetyzowany
na rybosomach RER
Usunięcie 23-aminokwasowego peptydu
sygnałowego powoduje przekształcenie
jej w proinsulinę, która przechodzi do
przestrzeni siateczki śródplazmatycznej
Biosynteza proinsuliny i insuliny
Proinsulina
Pojedynczy łańcuch polipeptydowy: N-koniec 30-aminokwasowy łańcuch B – 33-aminokwasowy peptyd łączący – 21-aminokwasowy łańcuch A
Pomiędzy łańcuchami A i B wytwarzają się 2 mostki dwusiarczkowe
Fizjologicznie nieczynna ale przy oznaczaniu za pomocą metod immunochemicznych nie daje się odróżnić od insuliny
Endoprotezay odszczepiają peptyd C powstaje insulina
Niewielkie ilości proinsuliny dostają się do krwi stanowią pulę tzw.'' dużej insuliny''
Cząsteczka insuliny
Składa się z 2 łańcuchów peptydowych:
A- zawiera 21 aminokwasów
B- zawiera 30 aminokwasów
Łańcuchy połączone są 2 mostkami
dwusiarczkowymi
Zależnie od stężenia, pH i temperatury
może występować w postaci polimerów
Insulinę otrzymano w postaci kryształków
zawierających ślady cynku (który jest
składnikiem zmagazynowanej postaci
hormonu)
Jej okres biologiczny półtrwania wynosi 3-
5 minut a szczyt działania występuje po 3-
4 godzinach
Proteoliza zachodzi głównie w wątrobie
oraz częściowo w nerkach Cząsteczka insuliny
Mechanizm działania insuliny
Insulina działa na komórki docelowe (np.
adipocyty, hepatocyty) za
pośrednictwem receptora insulinowego
Receptor insuliny jest tetramerem
zbudowanym z :
2 podjednostek alfa
2 podjednostek beta
Podjednostki połączone są mostkami
dwusiarczkowymi
Podczas internalizacji kompleksu z błony
komórkowej uwalniana jest proteaza
insulinowa (ogranicza działanie insuliny).
Biologiczny okres półtrwania receptora
insulinowego to 7 godzin.
Receptor insulinowy
Mechanizm działania insuliny
1. Insulina + podjednostka alfa
2. Autofosforylacja
3. Podjednostki beta
4. Internalizacja kompleksu
5. Fosforylacja białek enzymatycznych
6. Inkorporacja transporterów glukozy do
błony komórkowej
7. Ułatwiony transport dokomórkowy
glukozy
Wydzielanie insuliny Dobowe zapotrzebowanie na insulinę wynosi 50
jm. (20% całkowitej zmagazynowanej ilości tego hormonu w komórkach B wysp trzustkowych)
Możemy wyróżnić 2 pule insuliny:
Faza I, czyli szybko i łatwo uwalniana
Faza II, czyli uwalniana powoli
Etapy wytwarzania i uwalniania insuliny:
1. Biosynteza proinsuliny pod wpływem ↑wewnątrzkomórkowego stężenia glukozy
2. ''Paczkowanie'' proinsuliny w AG
3. Tworzenie ziarnistości i wiązanie ich z
układem MT
4. Napływ Ca2+ skurcz MT przesunięcie
ziarnistości w kierunku błony
5. Egzocytoza do krwi i endocytoza zużytych
pęcherzyków
Regulacja wydzielania insuliny
Wydzielanie podstawowe insuliny do krwi zachodzi stale w
małych stężeniach pomimo braku bodźców zewnętrznych.
Wydzielanie to waha się w rytmie okołodobowym:
Szczyt w godzinach rannych
↓ wydzielania insuliny w godzinach wieczornych
Dodatkowo wydzielanie insuliny jest znacznie większe u osób
otyłych niż szczupłych.
Substancje hamujące wydzielanie insuliny:
Noradrenalina, adrenalina, somatostatyna
Substancje pobudzające wydzielanie insuliny:
Monocukry (glukoza, mannoza, fruktoza)
Produkty pośrednie cyklu Krebsa (pirogronian, fumaran)
Kwasy tłuszczowe
Hormony (glikokortykosteroidy, hormon wzrostu)
Zmiany stężenia insuliny we krwi
Przy prawidłowym stężeniu glukozy we krwi( 80-90
mg %) wydzielanie insuliny jest bardzo małe
Gdy stężenie glukozy we krwi ↑ 2-3 kronie
następuje:
Gwałtowny wyrzut insuliny do krwi spichrzanej
w ziarnistościach, proporcjonalnie do stężenia
glukozy (faza I która trwa 3-5 minut)
Zmniejszenie stężenia insuliny do wartości
wyjściowej (po 5-10 minutach)
Utrzymywanie się wysokiego stężenia glukozy
we krwi przez dłuższy czas skutkuje
uwalnianiem insuliny spichrzonej oraz nowo
utworzonego hormonu (szczyt po 2-3
godzinach-faza II)
Przerost komórek B (faza III)
Oś jelitowo-trzustkowa Węglowodany w świetle jelita także pobudzają uwalnianie
insuliny za co odpowiedzialna jest oś jelitowo-trzustkowa (w
tym odruchy nerwowe oraz inkretyna)
Odruch jelitowo-trzustkowy:
Uczestniczą w nim nerwy błędne wydzielające
neurotransmitery : VIP i ACh
Działa pobudzająco na uwalnianie insuliny
Układ współczulny:
Poprzez neurotransmitery adrenergiczne i receptor alfa 2
hamują wydzielanie insuliny przez komórki B wysp trzustkowych
Somatostatyna komórek D trzustki, hamuje wydzielanie insuliny
na drodze parakrynnej przez komórki trzustki.
Kortyzol a także STH wywierają pobudzający wpływ na
uwalnianie insuliny (ważnym elementem jest zawartość
glukozy we krwi – w preparatach izolowanych hormony te nie
powodują uwalniania insuliny z trzustki)
Fizjologiczne skutki działania insuliny
Bezpośrednim skutkiem działania insuliny jest zwiększenie
dokomórkowego transportu błonowego:
Glukozy
Aminokwasów
Jonów K+
Do skutków pośrednich działania insuliny możemy
zaliczyć:
Stymulacja syntezy białka
Aktywacja syntetazy glikogenu
Zahamowanie fosforylaz i enzymów glukoneogenezy
Hipoglikemia – związana z przyspieszonym
transportem glukozy przez błony komórkowe spowodowanym ↑ transporterów GLUT.
Transportery GLUT
Fizjologiczne skutki działania insuliny
Insulina wzmaga zużycie glukozy w komórkach podnosząc współczynnik
oddechowy (RQ) do około 1,0.
Oprócz tego insulina zwiększa aktywność Na+-K+-ATP-azy, która
wpompowuje więcej jonów K+ do wnętrza komórki
Insulina zwiększa wychwytywanie aminokwasów i wzmaga syntezę białka
pobudza syntezę RNA a tym samym transkrypcje DNA
Insulina współdziała z hormonem wzrostu, ponieważ podobnie jak
somatotropina działa anabolicznie, powodując produkcję białka i
możliwość wzrostu organizmu.
Fizjologiczne skutki działania insuliny
Hamuje uwalnianie kwasów tłuszczowych poprzez hamowanie cyklazy
adenylanowej zmniejszenie produkcji cAMP brak pobudzenia lipazy
brak uwalniania kwasów tłuszczowych do krwi
Insulina pobudza lipogenezę z glukozy i octanu w tkance tłuszczowej
kiedy nadmiar glukozy dostarczonej do organizmu musi być w niej
zdeponowany w postaci triacylogliceroli
Fizjologiczne skutki działania insuliny
Następuje również wzmożona glikoliza na skutek indukcji takich enzymów
jak: glikokinazy, fosfofruktokinazy oraz kinazy pirogronianowej.
Hamuje enzymy katalizujące glukoneogenezę zwłaszcza: karboksylazę
pirogronianową, karboksylazy fosfopirogronianowej , fruktozo-1,6-
bisfosfatazy oraz glukozo-6fosfatazy.
Podsumowując: w wątrobie zwiększa się zużycie glukozy(glikoliza)
zmniejsza tworzenie nowych cząsteczek glukozy (glukoneogeneza) oraz
zwiększa się odkładanie glukozy w postaci glikogenu (glikogenogeneza)
W momencie braku insuliny spada aktywność glukokinazy i heksokinazy
brak fosforylacji glukozy brak zarówno tworzenia glikogenu(odkładania
glukozy) jak i glikolizy (rozkładu uwalniania glukozy z wątroby)
Bibliografia
Dziękujemy za uwagę!
top related