Aby zrozumieć mechanizmy, dzięki którym insulina jest produkowana i wydzielana, musisz zrozumieć różne struktury hormonu insuliny. Struktury te to komórki beta trzustki, wysepki Langerhansa oraz glukagon. Poniżej wymieniono ich funkcje. Odkryj również różnicę między tymi trzema rodzajami hormonów. Pierwszy rodzaj insuliny jest wydzielany przez trzustkę. Glukagon natomiast jest produkowany przez organizm.
Komórki beta trzustki
W odpowiedzi na podwyższone stężenie glukozy w osoczu, komórki beta trzustki wydzielają insulinę. Uwolniona insulina może działać na komórkę beta w celu promowania syntezy i wydzielania insuliny. Ostatnie badania pokazują, że komórki beta posiadają wewnątrzkomórkowe zasoby Ca2+, które są wrażliwe na NAADP, cząsteczkę zaangażowaną w transdukcję sygnałów z glukozy. Dlatego też ziarnistości te mogą odgrywać ważną rolę w wydzielaniu insuliny.
Aby komórki beta mogły wydzielać insulinę, glukoza musi zostać pobrana i zmetabolizowana przez komórkę beta – informacja ta jest wzięta od redaktora serwisu beautyfirst.pl. Komórka wytwarza wówczas pirogronian w procesie glikolizy. Wytworzony pirogronian prowadzi do wzrostu mitochondrialnej siły protonowej (PMF) i syntezy ATP. Wzrost cytoplazmatycznego stosunku ATP/ADP powoduje zamknięcie wrażliwych na ATP kanałów potasowych i otwarcie wrażliwych na napięcie kanałów wapniowych. To z kolei wyzwala egzocytozę granulek zawierających insulinę. Mitochondria komórek beta zawierają również białko rozprzęgające UCP2, które rozprasza pmf w postaci ciepła.
Langerhans
Oprócz roli w kontroli stężenia glukozy we krwi, insulina jest hormonem katabolicznym, który wpływa na wiele układów organizmu. Jest produkowana przez komórki beta i alfa w trzustce. Zarówno insulina jak i glukagon działają w celu regulacji poziomu glukozy poprzez wiązanie się ze specyficznymi receptorami w błonach komórkowych różnych tkanek reagujących na insulinę. Ich stosunek molowy ma zasadnicze znaczenie dla metabolizmu paliw. W niniejszym artykule omówiony zostanie wpływ obu hormonów na homeostazę glukozy.
Oprócz roli w kontroli poziomu glukozy we krwi, insulina jest również wydzielana przez wysepki Langerhansa, czyli grupę wysepek trzustkowych. Są one odpowiedzialne za produkcję insuliny. Cząsteczka insuliny składa się z dwóch łańcuchów polipeptydowych połączonych mostkami disulfidowymi. Trzeci mostek dwusiarczkowy znajduje się wewnętrznie do łańcucha b. Cząsteczka insuliny ulega licznym fosforylacjom w celu regulacji wydzielania. Fosforylacja tyrozyny wysyła sygnał inaczej niż fosforylacja seryny-treoniny, która wysyła sygnał do innych białek. Fosforylacja insuliny sprzyja dalszej propagacji sygnału.
Wysepki Langerhansa
Wysepki Langerhansa to wyspecjalizowane narządy, które wydzielają insulinę. Hormony produkowane przez wysepki są polipeptydami i są przechowywane w granulkach, które są związane z błoną. W mikroskopie elektronowym granulki te wydają się być mniej lub bardziej gęste. Morfologia granulek, w porównaniu z otaczającą je tkanką, może tłumaczyć ich różne właściwości.
Ponieważ wysepki te są otoczone tkanką łączną i egzokrynną, pozostają niedostępne podczas izolacji wysepek. Aby zwiększyć szanse na przeżycie wysepek, poddaje się je dodatkowym procedurom oczyszczania. Pierwsze oczyszczanie, które polega na użyciu mikroskopu świetlnego z obiektywem 4x, usuwa tkankę akinarną i resztki komórek. Drugie oczyszczanie następuje 2 godziny po wyizolowaniu wysepek.
Glukagon
Glukagon jest hormonem wydzielanym w odpowiedzi na glukozę. Jest on syntetyzowany przez gen preproglukagonu, z którego powstaje mRNA proglukagonu. Enzym konwertaza prohormonu 2 rozszczepia następnie mRNA proglukagonu do jego dojrzałej postaci. Zsyntetyzowane cząsteczki glukagonu są następnie pakowane w pęcherzyki wydzielnicze i transportowane do błony plazmatycznej. Interakcje białkowe pomiędzy tymi pęcherzykami a błoną plazmatyczną przygotowują je do egzocytozy.
Osoby z cukrzycą często doświadczają częstych epizodów wysokiego lub niskiego poziomu cukru we krwi, co jest objawem niskiego lub wysokiego poziomu cukru we krwi. Jeśli zauważysz, że poziom cukru we krwi jest nietypowo wysoki lub niski, powinieneś skontaktować się z pracownikiem służby zdrowia, aby go zbadać. W rzadkich przypadkach mogą wystąpić inne problemy związane z glukagonem. Na szczęście są one rzadkie. W razie nagłej potrzeby należy mieć przy sobie zapas glukagonu.
Neuroprzekaźniki
Oprócz roli hormonu obwodowego, insulina bierze również udział w regulacji wątrobowej produkcji glukozy. Neuroprzekaźnikami sprzyjającymi wydzielaniu insuliny są receptory NMDA. Receptory te aktywują insulinę i hamują wychwyt noradrenaliny przez neurony. Ponadto insulina może powodować wysuwanie glukozy z glejowych zapasów glikogenu w astrocytach. Glukoza ta służy jako dodatkowe źródło energii dla neuronów.
Insulina może wpływać na poziom zewnątrzuronalnego glutaminianu poprzez regulację gęstości receptorów na powierzchni komórek, modulację endocytarnej internalizacji oraz wpływ na plastyczność synaptyczną. Mimo to, dokładny mechanizm działania insuliny pozostaje nieuchwytny. Niektóre hipotezy sugerują, że insulina hamuje GSK-3b poprzez zmniejszenie indukowanej przez CREB ekspresji Bcl-2. Podobnie, insulina może promować uwalnianie mitochondrialnego cytochromu c, aktywację kaspaz i downregulację białek szoku cieplnego.
DA
W nowym badaniu stwierdzono, że DA hamuje wydzielanie insuliny. Badanie, opublikowane w Nature Cell Biology, pokazuje, że DA hamuje wydzielanie insuliny w wysepkach myszy 7-krotnie, co jest różnicą mającą głęboki wpływ na zdrowie człowieka. Odkrycie dostarcza nowego celu terapeutycznego, który może pomóc w kontroli cukrzycy. Jednak potrzeba więcej badań, zanim zrozumiemy dokładny mechanizm, dzięki któremu DA wpływa na wydzielanie insuliny.
Chociaż rola współczulnego układu nerwowego w wydzielaniu insuliny przez wysepki została powszechnie uznana, dokładny mechanizm, w którym DA i NE są produkowane, nadal pozostaje tajemnicą. Wcześniejsze badania skupiały się na noradrenalinie pochodzącej z wysepek, ale ostatnie dane wskazują, że wysepki otrzymują DA i NE również z lokalnych źródeł nieneuronalnych. To nowe spojrzenie może wyjaśnić, jak DA i NE są produkowane przez wysepki.