Биологические функции инсулина. Инсулин фермент


Инсулин и фермент | Методы лечения заболеваний

символ инь-ян

Борьба противоположностей в организме: когда нет фермента инсулиназы, инсулин не разрушается

Фермент инсулиназа и инсулин – это классическая модель борьбы противоположностей. Когда нет инсулиназы, инсулин не разрушается в организме. Ученые решили, что если ингибировать фермент инсулиназу, отвечающий за разрушение инсулина в организме, то это может оказаться эффективным методом лечения сахарного диабета 2 типа.

Ингибитор фермента инсулиназы

Содержание статьи

Создание комплекса может открыть новые пути для лечения сахарного диабета. 4.06.2014 г. Открытие ингибитора фермента инсулиназы позволяет сохранять высокий уровень инсулина в организме. Стратегия для защиты остаточного количества инсулина, вырабатываемого диабетиками в ответ на уровень сахара в крови является особенно привлекательным видом лечения на ранних стадиях сахарного диабета 2 типа. Применение ингибитора фермента инсулиназы способствует облегчению симптомов при сахарном диабете 2 типа у тучных мышей, уровень инсулина у них повышен и способствует здоровой сигнализации в крови.

Ученые исследовали 3-D структуру ингибитора фермента инсулиназы для дальнейшей оценки свойств и характеристик комплекса. Они отметили, что результаты этого исследования являются важными первыми шагами для разработки препарата, который диабетики могут применять для регулирования истощения инсулина в крови. Ингибитор фермента инсулиназы может помочь организму удерживать уровень инсулина и таким образом отсрочить использование инсулина при сахарном диабете 2 типа. Источник: Stony Brook Medicine

Лечение сахарного диабета: сохранение инсулина

21.05.2014 г. С открытием комплекса, который может замедлить разрушение инсулина у животных, ученые Гарвардского университета сделали возможным новый метод лечения диабета. Подавление фермента инсулиназы у мышей повышает уровень инсулина. Применение ингибитора фермента инсулиназы у больных может поддерживать высокий уровень инсулина для повышения толерантности к глюкозе, что необходимо для лечения сахарного диабета.На протяжении десятилетий лечение сахарного диабета состояло из трех основных стратегий: 1) инъекции инсулина диабетикам, 2) применение препаратов, стимулирующих секрецию инсулина, 3) назначение лекарственных средств, которые делают организм более чувствительным к действию инсулина.Ученые при помощи метода шаблонного синтеза ДНК (метод для создания новых молекул) создали мощный и селективный ингибитор фермента инсулиназы. У этой молекулы был хороший период полураспада в организме животных. Исследователи смогли показать, что новое соединение остается активным в организме, а эксперименты с мышами показали, что оно способно регулировать уровень сахара в крови.Также ученые обнаружили, что фермент инсулиназа разрушает не только инсулин, но и два других важных регулирующих уровень инсулина пептидных гормона – глюкагон и амилин. Разработанный препарат требует проведения ряда дополнительных тестов. Источник: Гарвардский университет

Альтернативный подход к лечению диабета

10.06.2011 г. Ученые продемонстрировали новую стратегию лечения сахарного диабета 2 типа, который поражает более 200 миллионов человек в мире. При диабете 2 типа организм перестает эффективно реагировать на инсулин, гормон, который контролирует уровень сахара в крови. Чтобы компенсировать нечувствительность к инсулину, многие созданные для лечения диабета препараты повышают уровень инсулина. Например, вводят больше инсулина или увеличивают количество вырабатываемого поджелудочной железой инсулина. Новое исследование показало, что для лечения сахарного диабета может быть эффективным и другой подход. Блокировать распад инсулина после того, как он выделяется из поджелудочной железы.Уровень инсулина в крови – это баланс между его синтезом и распадом. Блокирование распада инсулина – это альтернативный метод для лечения сахарного диабета. Исследователи протестировали эту идею путем изучения мышей, у которых был «отключен» или удален генетически разрушающий инсулин фермент (IDE – инсулиназа, которая содержится в печени и почках). Разрушающий инсулин фермент является молекулярной машиной, которая разбивает его на мелкие кусочки. Уровень гормона инсулина в крови находится также под контролем фермента инсулиназы.По сравнению с обычными мышами, у мышей с блокированной инсулиназой было больше инсулина, они весили меньше и более эффективно контролировали уровень сахара в крови. Они были, по сути, «супер мышами» по своей способности снижать уровень сахара в крови после еды, что нарушается при сахарном диабете.Эти результаты показывают, что препараты, которые подавляют фермент инсулиназу, могут быть полезными в лечении диабета. Ученые разрабатывают препараты для ингибирования фермента инсулиназы, которые они готовят для тестирования на животных моделях сахарного диабета.Ученые отметили, что не следует применять препарат, который подавляет инсулиназу на 100% во всех тканях на протяжении всей жизни. Эффект удаления всех ферментов инсулиназы у мышей был настолько сильным, что в конечном итоге был получен обратный эффект. Несмотря на прекрасные результаты у молодых «супер» мышей, применение ингибитора фермента инсулиназы у старых мышей привело к появлению устойчивости к повышенным уровням инсулина, к набору веса и потере контроля над уровнем сахара в крови. В результате у пожилых мышей был разработан классический 2 тип сахарного диабета.Ожидается, что только частично подавляющие фермент инсулиназу препараты не будут вызвать диабет. Это исследование также объясняет то, как начинается диабет. Удаление фермента инсулиназы приводит к повышению уровня инсулина – гиперинсулинемии. Обычно считают, что сахарный диабет вызывает гиперинсулинемия. Тем не менее, у мышей с блокированным ферментом инсулиназой наблюдается хроническая гиперинсулинемия, которая на самом деле является причиной диабета. В возрасте мыши адаптируются к хронически высоким уровням инсулина, например, за счет уменьшения количества рецепторов для инсулина в тканях организма. Эти изменения делают мышей менее чувствительными к инсулину, что является причиной сахарного диабета 2 типа. Источник: Mayo Clinic

Возможно, вскоре будут проведены клинические исследования, подтверждающие эффективность лечения сахарного диабета 2 типа при помощи препаратов, ингибирующих фермент инсулиназу. В таком случае, возможно, будут изменены все схемы лечения для диабетиков.

Похожие статьи на сайте:

medimet.info

Биологические функции инсулина

Инсулин— главный анаболический гормон, он влияет на все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина касается обмена углеводов.

Влияние инсулина на метаболизм глюкозы

Ин­сулин стимулирует утилизацию глюкозы в клетках разными путями. Около 50% глюкозы использует­ся в процессе гликолиза, 30—40% превращается в жиры и около 10% накапливается в форме глико­гена. Общий результат стимуляции этих процес­сов — снижение концентрации глюкозы в крови.

Влияние инсулина на метаболизм жиров

В пе­чени и жировой ткани инсулин стимулирует син­тез липидов, обеспечивая получение для этого про­цесса необходимых субстратов (ацетил-КоА, глицерофосфат и NADPh3) из глюкозы. В жировой ткани инсулин тормозит мобилизацию липидов, что снижает концентрацию жирных кислот, циркулирующих в крови.

Влияние инсулина на метаболизм белков

Инсулин оказывает в целом анаболическое действие на белковый обмен. Он стимулирует потребление нейтральных аминокислот в мышцах и синтез белков в печени, мышцах и сердце.

Кроме того, инсулин регулирует клеточную дифференцировку, пролифе­рацию и трансформацию боль­шого количества клеток. Инсулин поддерживает рост и репликацию многих клеток эпителиального происхождения, в том числе гепатоцитов, опухолевых клеток. Инсулин усиливает спо­собность фактора роста фибробластов (ФРФ), тромбоцитарного фактора роста (ТФР), фак­тора роста эпидермиса (ФРЭ), простагландина (ПГF2a), вазопрессина и аналогов цАМФ акти­вировать размножение клеток.

Основные направления действия инсулина

1. Инсулин регулирует транспорт веществ

Инсулин стимулирует транспорт в клетку глюкозы, аминокислот, нуклеозидов, органического фосфата, ионов К+иСа2+. Эффект проявляются очень быстро, в течение несколь­ких секунд и минут.

Транспорт глюкозы в клетки происходит при участии ГЛЮТ. В мышцах и жировой ткани инсули­нзависимый ГЛЮТ-4, в отсутствие инсулина находится в цитозольных везикулах. Под влиянием инсулина происходит транслокация везикул с ГЛЮТ в плазмати­ческую мембрану и начинается транспорт глюкозы. При снижении концентрации инсулина, ГЛЮТ-4 возвращаются в цитозоль, и транспорт глюкозы прекращается.

2. Инсулин регулирует синтез ферментов

Инсулин влияет на скорость транскрипции более чем 100 специфических мРНК в печени,жировой ткани, скелетных мышцах и сердце.Эффект реализуется в течение несколько часов. В клетках печени инсулин индуцирует синтез ключевых ферментов гликолиза (глюкокиназы, фруктокиназы и пируваткиназы), ПФШ (глюкозо-6ф ДГ), липогенеза (цитратлиаза, пальмитатсинтаза, Ацетил-КоА-карбоксилаза),транспортеров глюкозы (?)и репрессирует синтез ключевого фермента глюконеогенеза (ФЕП карбоксикиназу).

3. Инсулин регулирует активность ферментов

Инсулин регулирует активность ферментов путем их фосфорилирования и дефосфорилирования. Эффект проявляются очень быстро, в течение несколь­ких секунд и минут.

  • Инсулин активирует ключевые ферменты гликолиза: в печени, мышцах, жировой ткани – фосфофруктокиназу и пирруваткиназу; в печени – глюкокиназу; в мышцах - гексокиназу II.

  • Инсулин ингибирует в печени глюкозо-6-фосфотазу, что тормозит глюконеогенез и выход глюкозы в кровь.

  • Инсулин активирует фосфопротеинфосфотазу гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы, в результате активируется синте­з гликогена и тормозится его распад.

  • В адипоцитах инсулин активирует ключевой фермент липогенеза (АцетилКоА-карбоксилазу). Инсулин в гепатоцитах и адипоцитах активирует фосфопротеинфосфатазу, которая дефосфорилирует и инактивирует ТАГ-липазу, что тормозит липолиз.

  • Инсулин снижает активность аминотрансфераз и ферментов цикла мочевины. Последний эффект инсулина характеризуется повышением активности РНК-полимеразы и концентрации РНК в печени. При этом увеличивается скорость образования полисом и рибосом.

  • Инсулин активирует ФДЭ, которая снижает концентра­цию цАМФ, прерывает эффекты контринсулярных гормонов: в печени и жировой ткани тормозит липолиз, в печени и мышцах - глюконеогенез.

studfiles.net

Биологические функции инсулина

Инсулин— главный анаболический гормон, он влияет на все виды обмена веществ во всём организме. Однако в первую очередь действие инсулина касается обмена углеводов.

Влияние инсулина на метаболизм глюкозы

Ин­сулин стимулирует утилизацию глюкозы в клетках разными путями. Около 50% глюкозы использует­ся в процессе гликолиза, 30—40% превращается в жиры и около 10% накапливается в форме глико­гена. Общий результат стимуляции этих процес­сов — снижение концентрации глюкозы в крови.

Влияние инсулина на метаболизм жиров

В пе­чени и жировой ткани инсулин стимулирует син­тез липидов, обеспечивая получение для этого про­цесса необходимых субстратов (ацетил-КоА, глицерофосфат и NADPh3) из глюкозы. В жировой ткани инсулин тормозит мобилизацию липидов, что снижает концентрацию жирных кислот, циркулирующих в крови.

Влияние инсулина на метаболизм белков

Инсулин оказывает в целом анаболическое действие на белковый обмен. Он стимулирует потребление нейтральных аминокислот в мышцах и синтез белков в печени, мышцах и сердце.

Кроме того, инсулин регулирует клеточную дифференцировку, пролифе­рацию и трансформацию боль­шого количества клеток. Инсулин поддерживает рост и репликацию многих клеток эпителиального происхождения, в том числе гепатоцитов, опухолевых клеток. Инсулин усиливает спо­собность фактора роста фибробластов (ФРФ), тромбоцитарного фактора роста (ТФР), фак­тора роста эпидермиса (ФРЭ), простагландина (ПГF2a), вазопрессина и аналогов цАМФ акти­вировать размножение клеток.

Основные направления действия инсулина

1. Инсулин регулирует транспорт веществ

Инсулин стимулирует транспорт в клетку глюкозы, аминокислот, нуклеозидов, органического фосфата, ионов К+иСа2+. Эффект проявляются очень быстро, в течение несколь­ких секунд и минут.

Транспорт глюкозы в клетки происходит при участии ГЛЮТ. В мышцах и жировой ткани инсули­нзависимый ГЛЮТ-4, в отсутствие инсулина находится в цитозольных везикулах. Под влиянием инсулина происходит транслокация везикул с ГЛЮТ в плазмати­ческую мембрану и начинается транспорт глюкозы. При снижении концентрации инсулина, ГЛЮТ-4 возвращаются в цитозоль, и транспорт глюкозы прекращается.

2. Инсулин регулирует синтез ферментов

Инсулин влияет на скорость транскрипции более чем 100 специфических мРНК в печени,жировой ткани, скелетных мышцах и сердце.Эффект реализуется в течение несколько часов. В клетках печени инсулин индуцирует синтез ключевых ферментов гликолиза (глюкокиназы, фруктокиназы и пируваткиназы), ПФШ (глюкозо-6ф ДГ), липогенеза (цитратлиаза, пальмитатсинтаза, Ацетил-КоА-карбоксилаза),транспортеров глюкозы (?)и репрессирует синтез ключевого фермента глюконеогенеза (ФЕП карбоксикиназу).

3. Инсулин регулирует активность ферментов

Инсулин регулирует активность ферментов путем их фосфорилирования и дефосфорилирования. Эффект проявляются очень быстро, в течение несколь­ких секунд и минут.

  • Инсулин активирует ключевые ферменты гликолиза: в печени, мышцах, жировой ткани – фосфофруктокиназу и пирруваткиназу; в печени – глюкокиназу; в мышцах - гексокиназу II.

  • Инсулин ингибирует в печени глюкозо-6-фосфотазу, что тормозит глюконеогенез и выход глюкозы в кровь.

  • Инсулин активирует фосфопротеинфосфотазу гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы, в результате активируется синте­з гликогена и тормозится его распад.

  • В адипоцитах инсулин активирует ключевой фермент липогенеза (АцетилКоА-карбоксилазу). Инсулин в гепатоцитах и адипоцитах активирует фосфопротеинфосфатазу, которая дефосфорилирует и инактивирует ТАГ-липазу, что тормозит липолиз.

  • Инсулин снижает активность аминотрансфераз и ферментов цикла мочевины. Последний эффект инсулина характеризуется повышением активности РНК-полимеразы и концентрации РНК в печени. При этом увеличивается скорость образования полисом и рибосом.

  • Инсулин активирует ФДЭ, которая снижает концентра­цию цАМФ, прерывает эффекты контринсулярных гормонов: в печени и жировой ткани тормозит липолиз, в печени и мышцах - глюконеогенез.

studfiles.net

Биологические функции инсулина. Влияние на ключевые ферменты метаболизма. Механизм действия инсулина

Инсули́н (от лат. insula — остров) — гормон пептидной природы, образуется в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Оказывает многогранное влияние на обмен практически во всех тканях. Основное действие инсулина заключается в снижении концентрации глюкозы в крови.

 

Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков. Кроме того, инсулин подавляет активность ферментов, расщепляющих гликоген и жиры. То есть, помимо анаболического действия, инсулин обладает также и антикатаболическим эффектом.

 

Нарушение секреции инсулина вследствие деструкции бета-клеток — абсолютная недостаточность инсулина — является ключевым звеном патогенеза сахарного диабета 1-го типа. Нарушение действия инсулина на ткани — относительная инсулиновая недостаточность — имеет важное место в развитии сахарного диабета 2-го типа.

Строение

Молекула инсулина образована двумя полипептидными цепями, содержащими 51 аминокислотный остаток: A-цепь состоит из 21 аминокислотного остатка, B-цепь образована 30 аминокислотными остатками. Полипептидные цепи соединяются двумя дисульфидными мостиками через остатки цистеина, третья дисульфидная связь расположена в A-цепи.

Биологические функции инсулина

 

Инсулин - главный анаболический гормон. Он участвует в регуляции метаболизма, транспорта глюкозы, аминокислот, ионов, в синтезе белков. Инсулин влияет также на процессы репликации и транскрипции, участвуя таким образом в регуляции клеточной дифференцировки, пролиферации и трансформации клеток. Участие инсулина в регуляции метаболизма рассмотрено в соответствующих разделах (см. разделы 7, 8, 9). Влияние инсулина на ключевые ферменты метаболизма представлено в табл. 11-7.

 

Транспорт глюкозы в клетки происходит при участии специальных белков-переносчиков (см. раздел 7). Переносчик, регулируемый инсулином (ГЛЮТ-4), содержится только в мышцах и жировой ткани (инсулинзависимые ткани). В отсутствие инсулина ГЛЮТ-4 находятся в цитозольных везикулах. Под влиянием инсулина происходит транслокация везикул в плазматическую мембрану; при снижении концентрации гормона глюкотранспортёры возвращаются в цитозоль, и транспорт глюкозы прекращается.

 

В клетках печени инсулин индуцирует синтез глюкокиназы. В результате фосфорилирования концентрация свободной глюкозы в клетках поддерживается на низком уровне, что способствует её транспорту из крови по градиенту концентрации.

 

Влияние инсулина на метаболизм глюкозы. Инсулин стимулирует утилизацию глюкозы в клетках разными путями. Около 50% глюкозы используется в процессе Гликолиза, 30-40% превращается в жиры и около 10% накапливается в форме гликогена. Общий результат стимуляции этих процессов - снижение концентрации глюкозы в крови.

 

Влияние инсулина на метаболизм глюкозы осуществляется путём повышения активности и количества ключевых ферментов гликолиза: глюкокиназы, фосфофруктокиназы, пируват-киназы (см. раздел 7). В мышцах инсулин активирует гексокиназу П. В печени и мышцах под влиянием инсулина снижается концентрация цАМФ в результате активации фосфодиэс-теразы. Кроме того, инсулин активирует фос-фатазы, дефосфорилирующие гликогенсинтазу, в результате чего происходит активация синтеза гликогена и тормозится его распад.

 

Эффекты инсулина, обусловленные фосфорилированием и дефосфорилированием ферментов, проявляются очень быстро, в течение нескольких секунд и минут. Параллельно с активацией ферментов гликолиза инсулин тормозит глюконеогенез, репрессируя синтез ключевого фермента глюконеогенеза - фосфоенолпируваткарбок-сикиназы (ФЕП карбоксикиназы).

Влияние инсулина на ключевые ферменты метаболизма

ПеченьМышцыЖировая ткань

Активация

1 . Фосфодиэстераза1 . Фосфодиэстераза1 . ЛП-липаза

2. Фосфофруктокиназа2. Фосфофруктокиназа2. Фосфофруктокиназа

3. Пируваткиназа 3. Пируваткиназа3. Пируваткиназа

4. Пируватдегидрогеназный комплекс4. Пируватдегидрогеназный комплекс4. Ацетил-КоА-карбоксилаза

5. Фосфатаза гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы5. Фосфатаза гликогенсинтазы

studopedya.ru


Смотрите также