sinteza și secreția insulinei

insulina este o proteină mică, cu o greutate moleculară de aproximativ 6000 Daltoni. Este compus din două lanțuri ținute împreună de legături disulfidice. Figura din dreapta prezintă un model molecular de insulină bovină, cu lanțul a colorat albastru și lanțul B mai mare verde. Puteți obține o apreciere mai bună pentru structura insulinei manipulând singur un astfel de model.

secvența de aminoacizi este foarte conservată în rândul vertebratelor, iar insulina de la un mamifer este aproape sigur activă biologic în altul. Chiar și astăzi, mulți pacienți diabetici sunt tratați cu insulină extrasă din pancreasul porcului.

biosinteza insulinei

insulina este sintetizată în cantități semnificative numai în celulele beta din pancreas. Insulina ARNm este tradusă ca un precursor cu un singur lanț numit preproinsulină, iar îndepărtarea peptidei sale semnal în timpul inserției în reticulul endoplasmatic generează proinsulină.

proinsulina este formată din trei domenii: un lanț amino-terminal B, un lanț carboxi-terminal A și o peptidă de legătură în mijloc cunoscută sub numele de peptidă C. În reticulul endoplasmatic, proinsulina este expusă la mai multe endopeptidaze specifice care excizează peptida C, generând astfel forma matură de insulină. Insulina și peptida C liberă sunt ambalate în Golgi în granule secretoare care se acumulează în citoplasmă.

când celula beta este stimulată corespunzător, insulina este secretată din celulă prin exocitoză și difuzează în sângele capilar al Insulelor. Peptida C este, de asemenea, secretată în sânge, dar nu are activitate biologică cunoscută.

controlul secreției de insulină

insulina este secretată în principal ca răspuns la concentrațiile crescute de glucoză din sânge. Acest lucru are sens, deoarece insulina este „responsabilă” de facilitarea intrării glucozei în celule. Unii stimuli neuronali (de ex. vederea și gustul alimentelor) și concentrațiile crescute de sânge ale altor molecule de combustibil, inclusiv aminoacizii și acizii grași, promovează, de asemenea, secreția de insulină.

înțelegerea mecanismelor din spatele secreției de insulină rămâne oarecum fragmentară. Cu toate acestea, anumite caracteristici ale acestui proces au fost demonstrate în mod clar și repetat, rezultând următorul model:

• glucoza este transportată în celula beta prin difuzie facilitată printr-un transportor de glucoză; concentrațiile crescute de glucoză în lichidul extracelular duc la concentrații crescute de glucoză în celula beta.
• concentrațiile crescute de glucoză din celula beta conduc în cele din urmă la depolarizarea membranei și la un aflux de calciu extracelular. Creșterea rezultată a calciului intracelular este considerată a fi unul dintre factorii declanșatori primari pentru exocitoza granulelor secretoare care conțin insulină. Mecanismele prin care nivelurile crescute de glucoză din celula beta provoacă depolarizarea nu sunt clar stabilite, dar par să rezulte din metabolismul glucozei și al altor molecule de combustibil din celulă, probabil resimțite ca o modificare a raportului ATP:ADP și transduse în modificări ale conductanței membranei.
• nivelurile crescute de glucoză din celulele beta par, de asemenea, să activeze căile independente de calciu care participă la secreția de insulină.

stimularea eliberării insulinei se observă cu ușurință la animale întregi sau la oameni. Concentrația normală de glucoză din sânge la om și la majoritatea mamiferelor este de 80 până la 90 mg la 100 ml, asociată cu niveluri foarte scăzute de secreție de insulină.

figura din dreapta descrie efectele asupra secreției de insulină atunci când este perfuzată suficientă glucoză pentru a menține nivelurile sanguine de două până la trei ori nivelul postului timp de o oră. Aproape imediat după începerea perfuziei, nivelul insulinei plasmatice crește dramatic. Această creștere inițială se datorează secreției de insulină preformată, care este în curând epuizată semnificativ. Creșterea secundară a insulinei reflectă cantitatea considerabilă de insulină nou sintetizată care este eliberată imediat. În mod evident, glucoza crescută nu numai că simulează secreția de insulină, ci și transcrierea genei insulinei și traducerea ARNm-ului acesteia.

subiecte avansate și suplimentare

• structura insulinei