Otkriće inzulina i njegova uloga u tijelu

Otkriće inzulina i njegova uloga u tijelu

Odricanje

Ako imate bilo kakvih medicinskih pitanja ili nedoumica, obratite se svom liječniku. Članci u Zdravstvenom vodiču potkrijepljeni su recenziranim istraživanjima i informacijama dobivenim od medicinskih društava i vladinih agencija. Međutim, oni nisu zamjena za profesionalni medicinski savjet, dijagnozu ili liječenje.

U kišnu noć 1921. godine na Sveučilištu u Torontu, Frederick Banting, zajedno sa svojim pomoćnikom Charlesom Bestom, otkrio je inzulin u laboratoriju koji im je osigurao John Macleod. Time su postigli jedan od najznačajnijih medicinskih prodora svih vremena.

Ok, ne znamo je li zapravo padala kiša. A proboj se sigurno nije dogodio u samo jednoj noći. Ali ova trojica znanstvenika - zajedno s Jamesom Collipom, koji je kasnije pomogao pročistiti inzulin - doista su zaslužni za otkriće inzulina.

Vitalni organi

  • Sve do otkrića inzulina početkom 20. stoljeća, dijabetes tipa 1 (T1DM) uvijek je bio fatalan.
  • U početku se inzulin koji se koristio za liječenje dobivao od životinja, posebno krava (goveđi inzulin) i svinja (svinjski inzulin).
  • Sada se sintetski humani inzulin izrađuje pomoću bakterija. Vrste se razlikuju po tome koliko brzo djeluju na tijelo i po načinu isporuke.
  • Liječenje inzulinom također koristi 31% ljudi s dijabetesom tipa 2 (T2DM) obično nakon što gušterača izgori od stvaranja dodatnog inzulina kako bi nadoknadila otpor stanica na nju.


Istinita priča o otkriće inzulina obuhvaća nekoliko godina i legiju istraživača (Vecchio, 2018). Iako opisi bolesti za koju se pretpostavlja da je dijabetes datiraju još iz 1500. godine pne u drevnom Egiptu, tek su 1800-ih ljudi počeli shvaćati da gušterača može igrati ulogu u toj bolesti. 1890. istraživači su primijetili da je potpuno uklanjanje gušterače od psa rezultiralo simptomima koji se često viđaju kod osoba s dijabetesom. Iz toga su znali da gušterača ima neke veze sa tim stanjem - samo su morali shvatiti što je to točno.

Gušterača je jedinstveni organ koji ima i egzokrinu i endokrinu funkciju. Egzokrini znači da organ luči kemijske tvari kroz kanale. U tom slučaju gušterača izlučuje probavne enzime kroz kanale i u crijeva. Endokrini znači da organ izlučuje kemijske tvari izravno u krvotok.

Oglas

Preko 500 generičkih lijekova, svaki 5 USD mjesečno

Prebacite se na ljekarnu Ro kako biste svoje recepte popunjavali za samo 5 dolara mjesečno (bez osiguranja).

Saznajte više

Istraživači su primijetili da gušterača ima više funkcija. Kad bi začepili kanale gušterače (njezina egzokrina funkcija), dijelovi gušterače bi umrli. Međutim, područja gušterače poznata kao Langerhansovi otočići (jer su izgledali poput otoka tkiva u gušterači) nisu umrla, a šećer u krvi nije bio pogođen. To je ukazivalo na to da su otočići imali neku vrstu endokrine funkcije koja je igrala ulogu u razini šećera u krvi. U 1910-ima Sir Edward Sharpey-Schafer skovao je pojam inzulin da bi se označio tvar koja se luči s ovih otočića koja bi mogla kontrolirati šećer u krvi, uzimajući taj izraz iz latinskog Otok , što znači otok.

Banting i Best radili su na izoliranju inzulina iz gušterače 1921. provodeći istraživanja na psima. Svoja su otkrića - službeno najavivši otkriće inzulina - predstavili u prosincu 1921. i 1922. godine, inzulin je prvi put korišten na ljudima. Prvi primatelj inzulina bio je Leonard Thompson, 14-godišnji dječak s dijabetesom tipa 1. Prije tog vremena, dijabetes melitus tipa 1 bio je fatalna bolest.

Što je inzulin i zašto je tako važan?

Kao što su otkrili Banting i drugi, inzulin je hormon koji se izlučuje iz područja gušterače zvanih Langerhansovi otočići. Točnije, inzulin se izlučuje iz beta stanica na otočićima. Postoje i alfa stanice koje luče glukagon (još jedan hormon koji sudjeluje u regulaciji razine šećera u krvi) delta stanice koje luče somatostatin (inhibirajući hormon) i manje količine drugih stanica koje luče hormone.

Inzulin i glukagon primarni su hormoni koji reguliraju razinu šećera u krvi u tijelu. Da bismo ostali zdravi, bitno je da razina šećera u krvi ostane pod strogom kontrolom. Preniska razina šećera u krvi (koja se naziva hipoglikemija) ili previsoka razina šećera u krvi (hiperglikemija) može dovesti do komplikacija, pa čak i smrti. Inzulin pomaže smanjiti razinu šećera u krvi, dok glukagon pomaže u njihovom povišenju. Poremećaji inzulina su, dakle, poremećaji kod kojih se razina šećera u krvi ne kontrolira. To se prije svega odnosi na bolesti poput dijabetes melitusa tipa 1 (T1DM) i dijabetes melitusa tipa 2 (T2DM). Međutim, neka neobična stanja mogu utjecati i na razinu inzulina u krvi. Uskoro ćemo doći do njih, ali prvo, dublje zaronimo u ono što inzulin čini u tijelu.

Inzulin u tijelu

Inzulin je vrsta hormona poznata kao peptidni hormon. Peptidni hormoni djeluju u tijelu djelujući na površinu stanica kako bi prenosili poruke. Inzulin započinje kao jedan lanac aminokiselina poznat kao preproinsulin prije nego što se pretvori u proinsulin, a zatim konačno u inzulin. Dio ovog postupka stvara nusproizvod poznat kao C-peptid. Mjerenje C-peptida može biti klinički važno jer može dati pokazatelj koliko prirodnog inzulina proizvodi tijelo neke osobe.

kako zapravo povećati svoj kurac

Inzulin se oslobađa iz beta stanica u krvotok kao odgovor na povišenu razinu šećera u krvi (naziva se i razina glukoze u krvi). Kada jedete hranu koja sadrži šećer ili ugljikohidrate (koji se razgrađuju u šećer), razina glukoze u krvi raste. Molekule glukoze ulaze u beta stanice gušterače prolazeći kroz protein na staničnoj površini nazvan transporter glukoze 2 (GLUT2). To beta stanici signalizira da je vrijeme za lučenje inzulina.

Jednom otpušten u tijelo, inzulin se veže za receptore inzulina na površini stanica. U masnim (masnim) stanicama i mišićnim stanicama aktivacija inzulinskog receptora pomiče protein zvan glukozni transporter 4 (GLUT4) na površinu stanica. Glukoza tada može ući u masne i mišićne stanice putem GLUT4, učinkovito smanjujući količinu glukoze u krvi. U masnim stanicama glukoza se skladišti kao trigliceridi (vrsta masti). U mišićnim stanicama glukoza se koristi za energiju, a kasnije se može pohraniti u dugim lancima zvanim glikogen.

Inzulin također djeluje na stanice jetre, što ih potiče da pohranjuju i glukozu kao glikogen. Glukoza može ući u stanice jetre bez GLUT4. Međutim, inzulin aktivira enzim zvan heksokinaza i druge enzime koji sudjeluju u stvaranju glikogena, učinkovito zarobljavajući glukozu i zadržavajući razinu šećera u krvi.

Moguće je napraviti krvni test za provjeru razine inzulina u tijelu. Međutim, ove se vrijednosti ne provjeravaju rutinski. Umjesto toga, drugi se testovi krvi mogu koristiti za dijagnozu bolesti poput predijabetesa, T1DM i T2DM, uključujući test glukoze u krvi natašte (FPG), oralni test tolerancije glukoze (OGTT) i test hemoglobina A1c (HbA1c).

Poremećaji inzulina

Poremećaji inzulina uključuju stanja u kojima u tijelu ima previše inzulina (tzv. Hiperinsulinemija), stanja u kojima u tijelu nema dovoljno inzulina i stanja u kojima postoji promjenjiva količina inzulina, ali stanice tijela nisu reagirajući na to učinkovito. Potonja se situacija naziva inzulinska rezistencija i uzrok je predijabetesu i T2DM.

Prediabetes, T1DM i T2DM su najčešći poremećaji inzulina. Prema Centri za kontrolu i prevenciju bolesti (CDC) , od 2015. godine, preko 84 milijuna Amerikanaca ima prediabetes - stanje koje može dovesti do T2DM (CDC, 2017). Uz to, više od 30 milijuna - to je gotovo 1 od 10 - ljudi u Sjedinjenim Državama ima dijabetes. Od toga 90-95% ljudi ima T2DM.

T1DM je autoimuna bolest kod koje tijelo prestaje stvarati inzulin ili stvara vrlo malo inzulina. Autoimuna bolest je poremećaj u kojem tijelo napada samo sebe. U T1DM tijelo stvara antitijela koja ciljaju i uništavaju beta stanice gušterače. Kao rezultat toga, više nisu u mogućnosti proizvoditi inzulin. T1DM se nekad nazivao maloljetničkim dijabetesom ili dijabetesom s maloljetničkim početkom, međutim moguće je da će mu se dijagnosticirati T1DM kao odrasloj osobi. Čini se da genetika igra barem djelomičnu ulogu u izlaganju nekoga riziku od razvoja T1DM, ali to nije jedini čimbenik. Istraživači vjeruju da izloženost, poput izloženosti virusima, također igra ulogu. Budući da ljudi s T1DM ne proizvode inzulin, oni ovise o inzulinu kao lijeku.

T2DM i predijabetes su bolesti kod kojih je tijelo otporno na inzulin. To znači da gušterača još uvijek može stvarati inzulin (barem u početku), ali tjelesne stanice imaju smanjenu osjetljivost na inzulin. To dovodi do porasta razine šećera u krvi jer se glukoza ne prenosi učinkovito u masne i mišićne stanice, niti se učinkovito zadržava u jetri kao glikogen. Kad su razine blago povišene, kaže se da pojedinac ima predijabetes. Jednom kada razina šećera u krvi prijeđe određeni prag, pojedincu se dijagnosticira T2DM.

Istraživači nisu sigurni što točno uzrokuje inzulinsku rezistenciju na molekularnoj razini, ali najznačajniji čimbenici rizika su neaktivan način života, prekomjerna tjelesna težina ili pretilost (osobito prekomjerna masnoća oko sredine ili povećana veličina struka). Isprva, beta stanice gušterače možda će moći pratiti potrebe tijela, nadoknađujući inzulinsku rezistenciju. Međutim, s vremenom gušterača izgori i ne može stvoriti toliko inzulina koliko je tijelu potrebno. Lijekovi za T2DM usmjereni su na smanjenje razine šećera u krvi i čine tijelo osjetljivijim na inzulin. Nešto manje od trećine (31%) ljudi s T2DM zahtijeva inzulin kao liječenje.

Postoji nekoliko rjeđih poremećaja koji utječu na razinu inzulina u tijelu. Insulinomi su tumori koji luče inzulin, što rezultira visokom razinom inzulina u krvi i niskom razinom šećera u krvi. To su izuzetno rijetke, s procjenom 4 kuće na 1.000.000 ljudi svake godine (UpToDate, 2019). Nesidioblastoza je još jedno stanje u kojem tijelo proizvodi previše inzulina. Međutim, umjesto da imaju tumor koji luči inzulin, ljudi s nesidioblastozom samo imaju veći broj beta stanica u gušterači nego što je normalno. I na kraju, postoje genetski uzroci povišene količine inzulina u krvi s kojima su neke osobe rođene. To se naziva urođeni hiperinzulinizam. Do sada je identificirano devet mutacija gena koje to mogu uzrokovati, ali i one su vrlo rijetke - 1 na 2500 do 1 na 50 000.

Koji su znakovi i simptomi problema s inzulinom?

Simptomi povezani s problemima s inzulinom jednaki su simptomima koji se javljaju kada je razina šećera u krvi previsoka ili preniska.

Kada su razine inzulina previsoke, to može uzrokovati hipoglikemiju. Simptomi niskog šećera u krvi mogu započeti blago, ali brzo mogu postati opasni, pa čak i fatalni. Oni uključuju:

  • Anksioznost
  • Vrtoglavica
  • Umor
  • Glavobolja
  • Nepravilan rad srca ili lupanje srca (ubrzan rad srca koji osjeća poput treperenja)
  • Drhtavost
  • Znojenje
  • Promjene u vidu
  • Zbunjenost
  • Ljepkanje riječi
  • Napadaji
  • Gubitak svijesti
  • Smrt

Kada je razina inzulina preniska ili je tijelo otporno na inzulin, to može uzrokovati hiperglikemiju. Visok šećer u krvi može biti asimptomatski, može rezultirati dugotrajnim komplikacijama ili može rezultirati životnim opasnim stanjima poznatim kao dijabetička ketoacidoza (DKA) i hiperosmolarno hiperglikemijsko stanje (HHS). Simptomi uključuju:

  • Povećana žeđ (polidipsija)
  • Učestalo mokrenje (poliurija)
  • Ekstremna glad (polifagija)
  • Nedostatak energije
  • Gubitak težine
  • Promjena vida
  • Utrnulost, trnci ili bol u ekstremitetima (neuropatija)
  • Poteškoće u zacjeljivanju
  • Česte infekcije
  • Bolesti srca ili problemi s krvnim žilama
  • Voćni dah
  • Pospanost
  • Bolovi u trbuhu
  • Povraćanje
  • Groznica
  • Zbunjenost
  • Jesti

Inzulin kao lijek

Od svog otkrića inzulin je dalje testiran i razvijen u nekoliko lijekova koji se mogu davati osobama s dijabetesom. The Američko udruženje za dijabetes (ADA) procjenjuje da šest milijuna ljudi koristi inzulin u Sjedinjenim Državama (ADA, 2015).

Za razliku od drugih lijekova za dijabetes, inzulin nije tableta. Uz jednu iznimku, mora se davati kroz kožu, obično iglom. To je rečeno, postoje više opcija za ljude koji su na inzulinu (Shah, 2016.).

  • Bočica i štrcaljka: Način bočice i šprice ono je na što obično možete pomisliti kad zamišljate injekcije inzulina ili injekcije inzulina. Uključuje korisnika koji u špricu ubrizga unaprijed određenu dozu inzulina, a zatim ih koristi za injekciju.
  • Inzulinska olovka: Inzulinske olovke su uređaji koji već imaju inzulin u sebi. Korisnik može prilagoditi dozu, obično brojčanikom ili nekim drugim mehanizmom. Insulinske olovke jednostavnije su za upotrebu, a mogu imati i manje igle, što ih čini ugodnijima za upotrebu.
  • Inzulinska pumpa: Inzulinske pumpe su uređaji koji se prikače na tijelo koji mogu kontinuirano dostavljati male količine inzulina, kao i veće doze tijekom obroka. Te pumpe bliže oponašaju ono što gušterača zapravo radi u tijelu. Također mogu isporučiti preciznije doze inzulina. Inzulinske pumpe mogu omogućiti pojedincu veću fleksibilnost u načinu života, jer ljudi moraju samo nositi uređaj i ne moraju se stalno brinuti o pojedinačnim injekcijama.

U kombinaciji s kontinuiranim nadzorom glukoze, inzulinske pumpe mogu poslužiti kao zatvoreni oblik unosa inzulina. To znači da se razine šećera u krvi kontinuirano prate i pumpa primjereno reagira na očitanja. Taj se sustav ponekad naziva umjetnom gušteračom i trenutno se testira.

  • Mlaznica inzulina: Mlaznice ubrizgavaju mlaznice, puštajući visokotlačne tekuće lijekove kroz kožu. Oni mogu biti učinkovit način isporuke onima koji ne osjećaju ugodno s iglama. Jedna studija čak je pokazao da mlazni injektor može biti superiorniji od inzulinske olovke u kontroli razine šećera u krvi ljudi s T2DM (Guo, 2017.).
  • Inhalacijski inzulin: Trenutno postoji jedan oblik inhalacijskog inzulina koji je odobrila FDA, a zove se Afrezza. Afrezza je oblik inzulina brzog djelovanja koji smanjuje broj dnevnih uboda iglama koje će pojedincu možda trebati. Ostale vrste inhalacijskog inzulina nekad bili dostupni, ali nisu bili previše popularni , moguće zbog respiratornih nuspojava (Oleck, 2016).

Baš kao što se razlikuju metode unosa inzulina, tako se razlikuju i vrste inzulina koje si ljudi mogu dati. Isprva se inzulin koji se koristio za liječenje dobivao od životinja, posebno krava (goveđi inzulin) i svinja (svinjski inzulin). Sada se sintetski humani inzulin izrađuje pomoću bakterija. Da bi se to dogodilo, znanstvenici su koristili tehnologiju rekombinantne DNA. To podrazumijeva uzimanje ljudskog gena za proizvodnju inzulina i njegovo stavljanje u genetski kod bakterija. Bakterije čitaju kod kao da je njihov vlastiti i proizvode ljudski inzulin.

Jedan od ciljeva liječenja inzulinom je oponašati ono što se događa s inzulinom u tijelu. To uključuje stalnu opskrbu inzulinom niske razine koji traje tijekom dana (to se naziva bazalni inzulin), zajedno s povećanjem inzulina oko obroka kako bi se podnijelo povezano povećanje šećera u krvi (oni se nazivaju bolusi). Imajući to na umu, razvijeno je nekoliko različitih oblika inzulina koji se razlikuju ovisno o vremenu početka (koliko treba inzulinu da počne djelovati), vršnom vremenu (koliko je dugo nakon injekcije inzulin najučinkovitiji) i trajanju (kako dugo traju učinci inzulina). Ti se različiti oblici ponekad nazivaju analogima inzulina. Poredane po tome kako brzo djeluju, glavne vrste inzulina prema ADA su:

  • Brzo djeluje: Počinje raditi za 15 minuta, doseže vrhunac za 1 sat, učinkovit je 2-4 sata (npr. Lispro / Humalog, aspart / Novolog)
  • Redovito ili kratko djeluje: Počinje raditi za 30 minuta, doseže vrhunac za 2-3 sata, učinkovit je 3-6 sati (npr. Humulin R, Novolin R)
  • Srednje djelujuće: započinje s radom za 2-4 sata, doseže vrhunac za 4-12 sati, učinkovit je 12-18 sati (npr. NPH / Humulin N, NPH / Novolin N)
  • Dugotrajno djeluje: Počinje raditi nakon nekoliko sati, učinkovit je 24 sata i više (npr. Detemir / Levemir, glargin / Basaglar, glargin / Lantus)
  • Izuzetno dugog djelovanja: započinje s radom nakon nekoliko sati, učinkovit je 42+ sata (npr. Degludec / Tresiba) ( TAMO JE )

U nekim se slučajevima mogu kombinirati različite vrste inzulina.

Ako uzimate inzulin za liječenje dijabetesa, važno je razgovarati sa zdravstvenim radnikom o svojoj dozi. Praćenje razine glukoze u krvi dobar je način da utvrdite imate li mnogo epizoda hipoglikemije ili hiperglikemije, što može ukazivati ​​na to da bi se doziranje trebalo promijeniti.

Reference

  1. Američko udruženje za dijabetes. (n.d.). Osnove inzulina. Preuzeto iz https://www.diabetes.org/diabetes/medication-management/insulin-other-injectables/insulin-basics .
  2. Američko udruženje za dijabetes. (2015). Podaci o brzim činjenicama i statistika o dijabetesu . BRZE ČINJENICE Podaci i statistika o dijabetesu . Preuzeto iz https://professional.diabetes.org/content/fast-facts-data-and-statistics-about-diabetes .
  3. Centar za kontrolu i prevenciju bolesti. (2017., 18. srpnja). Novo izvješće CDC-a: Više od 100 milijuna Amerikanaca ima dijabetes ili predijabetes. Preuzeto iz https://www.cdc.gov/media/releases/2017/p0718-diabetes-report.html .
  4. Guo, L., Xiao, X., Sun, X. i Qi, C. (2017). Usporedba mlaznog injektora i inzulinske olovke u kontroli koncentracije glukoze u plazmi i inzulina u bolesnika s dijabetesom tipa 2. Lijek , 96 (1). doi: 10.1097 / md.0000000000005482, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28072690
  5. Oleck, J., Kassam, S. i Goldman, J. D. (2016). Komentar: Zašto je inhalacijski inzulin neuspjeh na tržištu? Spektar dijabetesa , 29 (3), 180–184. doi: 10.2337 / diaspekt.29.3.180, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5001220/
  6. Shah, R., Shah, V., Patel, M. i Maahs, D. (2016). Načini davanja inzulina: prošlost, sadašnjost i budućnost. Međunarodni časopis za farmaceutske istrage , 6 (1), 1. doi: 10.4103 / 2230-973x.176456, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4787057/
  7. Do danas. (2019.). Inzulinoma. Preuzeto iz https://www.uptodate.com/contents/insulinoma .
  8. Vecchio, I., Tornali, C., Bragazzi, N. L., i Martini, M. (2018). Otkriće inzulina: važna prekretnica u povijesti medicine. Granice u endokrinologiji , 9 . doi: 10.3389 / fendo.2018.00613, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30405529
Vidi više