Insuliini süntees

Insuliini süntees on söömisel organismis indutseeritud. Insuliin on hormoon, mis kutsub rakke üles võtma rakumembraani kaudu glükoosi. Insuliini sünteesi langus põhjustab veresuhkru taseme tõusu.

Mis on insuliini süntees?

Insuliin on ainus hormoon kehas, mis võib alandada veresuhkru taset veres. Insuliini süntees on alati vajalik, kui süsivesikuid võetakse toidu sisse. Insuliini süntees toimub kõhunäärme Langerhansi rakkudes.

Kui insuliini toodetakse liiga vähe, tõuseb veresuhkru tase, kuna glükoosi ei kanta enam rakkudesse. Liigne insuliini süntees põhjustab madala veresuhkru taset (hüpoglükeemia) koos söögiisu, rahutuse ja ähvardatud närvikahjustustega.

Insuliini süntees toimub teatud intervallide tagant ja seda stimuleerib alati toidu tarbimine. Kui süsivesikute tarbimine väheneb, näiteks nälgimise tõttu, langeb veresuhkru tase. Moodustub rohkem glükagooni kui insuliini antagonist. Glükagoon suurendab veresuhkru taset glükoneogeneesi kaudu. Selle tulemusel väheneb insuliini sekretsioon ja selle süntees on piiratud.

Üldiselt on insuliini süntees osa keerulisest regulatsioonimehhanismist, et hoida veresuhkru taset püsivana.

Funktsioon ja ülesanne

Insuliini pakkumine tagab keha varustamise energia ja ehitusplokkidega. Insuliinil on anaboolne toime ainevahetusele. Insuliini tootmine hõlmab nii insuliini sünteesi kui ka insuliini sekretsiooni.

Insuliini toodetakse ja säilitatakse kõhunäärmes Langerhansi saarekeste rakkudes. Kui veresuhkru tase tõuseb, siseneb glükoos vesiikulite kaudu Langerhansi saarekeste beetarakkudesse, mis vabastab kohe talletatud insuliini. Samal ajal stimuleeritakse insuliini sünteesi.

Esiteks moodustatakse ribosoomides passiivne 110 aminohappega preproinsuliini molekul. See preproinsuliin koosneb 24 aminohappega signaaljärjestusest, B-ahelast 30 aminohappega, kahest täiendavast aminohappest ja C-ahelast 31 aminohappega, veel kahest aminohappest ja A-ahelast, milles on 21 aminohapet.

Pärast moodustumist volditakse venitatud molekul läbi kolme disulfiidsilla moodustamise. Kaks disulfiidsilda ühendavad A- ja B-ahelad. Kolmas disulfiidrühm on A-ahelas. Preproinsuliin asub algselt endoplasmaatilises retikulumis. Sealt transporditakse see läbi membraani, et pääseda Golgi aparaati.

ER läbimise ajal membraanist eraldub signaalpeptiid, mis jääb siis endoplasmaatilise retikulumi tsisternidesse. Pärast signaaljärjestuse eraldamist moodustub proinsuliin, milles on 84 aminohapet. Pärast selle ühendamist Golgi aparaadiga hoitakse seda seal.

Kui vabanemiseks on stiimul, eraldatakse C-ahel spetsiifiliste peptidaaside toimel. Nüüd moodustub insuliin, mis koosneb A-ahelast ja B-ahelast. Neid kahte ahelat ühendavad ainult kaks disulfiidsilda. Kolmas disulfiidrühm asub A-ahelas molekuli stabiliseerimiseks.

Seejärel hoitakse insuliini Golgi aparaadi vesiikulites tsingi-insuliini komplekside kujul. Moodustuvad heksameerid, mis stabiliseerivad insuliini struktuuri. Insuliini vabastamist käivitavad teatud stiimulid. Veresuhkru taseme tõus on peamine käivitaja. Kuid ka mitmesuguste aminohapete, rasvhapete ja hormoonide olemasolu stimuleerib insuliini vabanemist.

Vallandavate hormoonide hulka kuuluvad sekretiin, gastriin, GLP-1 ja GIP. Need hormoonid tekivad alati söömise ajal. Pärast allaneelamist toimub insuliini sekretsioon kahes faasis. Esimeses faasis vabastatakse salvestatud insuliin, teises faasis see aga uuesti sünteesitakse. Teist etappi ei lõpetata enne, kui hüperglükeemia on lõppenud.

Haigused ja tervisehäired

Kui insuliini süntees on häiritud, tõuseb veresuhkru tase. Kroonilist insuliinipuudust nimetatakse suhkruhaiguseks. Diabeeti on kahte tüüpi: I tüüpi diabeet ja II tüüpi diabeet.

I tüüpi diabeet on absoluutne insuliinipuudus. Kui Langerhansi saarerakud puuduvad või on põhjustatud haigusest, ei toodeta insuliini liiga vähe või üldse mitte. Võimalikud põhjused on kõhunäärme raske põletik või autoimmuunhaigused. Selle suhkruhaiguse vormi korral on veresuhkru tase äärmiselt kõrge. Insuliini asendamiseta viib haigus surma.

II tüübi diabeet on põhjustatud insuliini suhtelisest puudusest. Protsessis toodetakse piisavalt insuliini ja isegi suureneb insuliini sekretsioon. Kuid insuliiniresistentsus suureneb, kuna insuliini efektiivsus väheneb retseptorite puudumise tõttu. Kõhunääre peab sama efekti saavutamiseks tootma rohkem insuliini. See suurenenud insuliini süntees viib Langerhansi saarekeste pikaajalise ammendumiseni. II tüüpi diabeet areneb.

Hormonaalse reguleerimise häirete taustal võib tekkida ka veresuhkru taseme tõus. Suurenenud kortisooli aktiivsusega toodetakse glükoneogeneesi kaudu aminohapetest rohkem glükoosi. Selle tulemusel stimuleeritakse püsivalt insuliini sünteesi, et uuesti veresuhkru taset alandada. Liigne glükoos transporditakse rasvarakkudesse, kus toimub suurenenud rasva moodustumine. Tekivad pagasiruumi rasvumised. Haigus on tuntud kui Cushingi sündroom.

Püsivalt kõrge insuliini sünteesi võib käivitada ka kasvaja Langerhansi saarerakkudes. See on hüperinsulinism, mille käivitab sageli insulinoom ja mis põhjustab korduvat hüpoglükeemiat.