Инсулин нь нойр булчирхайн Лангерганс арлуудын бета эсүүдээс үүсдэг даавар юм. Инсулин нэр нь Латин insula - арал гэсэн үгнээс гаралтай. Инсулины нөлөө

Хэдийгээр инсулин нь хүний ​​​​биеийн янз бүрийн эд эсэд олон нөлөө үзүүлдэг боловч түүний гол нөлөө нь цусан дахь глюкозын цусан дахь глюкозын концентрацийг бууруулахад хүргэдэг.

Инсулины бусад нөлөө нь элэг, булчинд глюкозоос гликогенийн нийлэгжилтийг идэвхжүүлж, өөх тос, уураг үүсэхийг нэмэгдүүлж, өөх тос, уураг задалдаг ферментийн үйл ажиллагааг дарангуйлдаг. Тиймээс инсулин нь өөх тос, уураг үүсэхийг сайжруулж, задралыг удаашруулдаг тул анаболик нөлөөтэй байдаг.

Инсулины гол нөлөө нь глюкозыг эсийн мембранаар дамжуулан эс рүү зөөвөрлөхөд оршино. Хүний биед цусан дахь сахарын хэмжээг бууруулдаг өөр даавар байхгүй. Инсулины гол нөлөө нь булчин болон өөхний эдэд үүсдэг тул эдгээр эдийг инсулинаас хамааралтай гэж нэрлэдэг. Цусан дахь глюкозын түвшин инсулинд өртөх үед буурч, гэгддэг зүйлд өртөх үед нэмэгддэг. гипергликемийн даавар (глюкагон, өсөлтийн даавар, глюкокортикоидууд).

Инсулины нэмэлт нөлөө нь гликоген үүсэх эрчмийг нэмэгдүүлэх, элэг дэх глюкоз үүсэхийг багасгах, уургийн нийлэгжилтэд шаардлагатай амин хүчлүүдийн эсүүд шингээх чадварыг нэмэгдүүлэх явдал юм. Үүний зэрэгцээ инсулин нь уураг, өөх тосыг устгадаг. Тиймээс инсулины ерөнхий нөлөө нь анаболик юм - өөх тос, булчингийн эдийг бий болгоход чиглэгддэг.

Инсулины бүтэц

Инсулин нь хоёр амин хүчлийн гинжээс бүрддэг полипептидийн даавар юм: А ба В гинж. Полипептидийн гинж нь дисульфидын гүүрээр холбогддог. Хүний инсулин нь бүтцийн хувьд гахайн болон үхрийн инсулинтэй төстэй боловч тэдгээрээс нэг ба гурван амин хүчлийн үлдэгдэлээр ялгаатай байдаг.

Инсулины нээлт

Нойр булчирхайн арлуудыг 1869 онд Пол Лангерханс нойр булчирхайн бүтцийг микроскопоор судлах явцад олж илрүүлжээ. 1889 онд Германд Оскар Малиновский нохойны нойр булчирхайг авч байхдаа чихрийн шижин өвчний шинж тэмдэг илэрчээ. 1921 онд Ф.Бантинг, С.Бест нар нойр булчирхайн арлын эсүүдээс инсулиныг тусгаарлаж, Д.Коллип түүнийг цэвэршүүлэх аргыг боловсруулсан.

1922 онд анх удаа инсулиныг чихрийн шижин өвчтэй өвчтөнд хэрэглэж эхэлсэн. Түүний эмчилгээний үр нөлөө нь энэ төрлийн эмчилгээ нь хамгийн үр дүнтэй болохыг харуулсан. Дараагийн жилүүдэд эрдэмтдийн гол хүчин чармайлт нь үйлдвэрлэлийг их хэмжээгээр зохион байгуулахад чиглэв. 1923 онд Нобелийн шагналыг инсулиныг нээсэн, тусгаарласны төлөө олгосон. Улмаар инсулины амин хүчлийн бүтцийг Ф.Сэнгер бүрэн тайлсан.

Инсулины нийлэгжилт

Нойр булчирхайн арлын эсүүдэд инсулин хэд хэдэн үе шаттайгаар нийлэгждэг. Эхний шатанд инсулины прекурсор молекул болох препроинсулин нийлэгждэг. Хоёр дахь шатанд дохионы пептид нь препроинсулины молекулаас салж, дараа нь проинсулин үүсдэг. Төлөвшсөний дараа инсулины эцсийн молекул үүсдэг. Боловсруулалтын үе шатанд С-пептид нь проинсулины молекулаас тусгаарлагддаг бөгөөд энэ нь биологийн нөлөө үзүүлэхгүй. С-пептидийг салгасны дараа инсулины идэвхтэй хэлбэр үүсдэг.

Цусан дахь глюкозын хэмжээ ихсэх үед инсулин нь цусанд ордог. Үүнээс гадна инсулины үйлдвэрлэлийг бие даан зохицуулдаг мэдрэлийн систем. Инсулин нь элэг, бөөрөнд инсулиназа ферментийн нөлөөгөөр устдаг.

Инсулины бэлдмэл

Одоогийн байдлаар эмийн үйлдвэр нь янз бүрийн биологийн нөлөө бүхий инсулины бэлдмэлийг ихээхэн хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг. Хүн, гахай, үхрийн инсулин байдаг. Цэвэршүүлэх түвшингээс хамааран уламжлалт, монопик, монокомпонент инсулиныг ялгадаг. Үйлдлийн үргэлжлэх хугацаанаас хамааран инсулиныг богино ба урт хугацааны инсулин гэж хуваадаг. Сүүлийнх нь дунд, урт, хэт урт хугацааны инсулинд хуваагддаг. Мөн арьсан доорх эдээс аажмаар ялгардаг хэт богино инсулин ба депо инсулинууд байдаг.

Инсулины эмчилгээний дэглэмийг сонгох нь нарийн төвөгтэй бөгөөд маш хариуцлагатай ажил юм. Чихрийн шижин өвчний нөхөн олговорт хүрэх амжилт, үүний үр дүнд өвчтөний амьдралын чанар нь инсулины хэлбэр, түүний тунгийн горимыг зөв сонгохоос хамаарна.

• Чихрийн шижингийн төрлүүд

  Одоогийн байдлаар чихрийн шижин өвчний хоёр үндсэн төрөл байдаг бөгөөд тэдгээр нь үүсэх шалтгаан, механизм, эмчилгээний зарчмаараа ялгаатай байдаг.

• 1-р хэлбэрийн чихрийн шижин

  1-р хэлбэрийн чихрийн шижин нь дотоод шүүрлийн системийн өвчин бөгөөд түүний онцлог шинж чанар нь инсулин дааврыг ялгаруулдаг нойр булчирхайн тодорхой эсүүдэд хор хөнөөлтэй үйл явцын улмаас үүсдэг цусан дахь глюкозын концентраци ихсэж, инсулины үнэмлэхүй дутагдалд хүргэдэг. биед

• 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин

  2-р хэлбэрийн чихрийн шижин нь чихрийн шижин өвчний нэг хэлбэр юм - эсийн инсулинд мэдрэмтгий чанар буурч, бие махбодид инсулин харьцангуй дутагдалтай байдагтай холбоотой бодисын солилцооны өвчин юм.

• Жирэмсэн үед жирэмсний үеийн чихрийн шижин

  Жирэмсний үеийн чихрийн шижин нь жирэмсэн үед (ойролцоогоор 4% -д) үүсч болно. Энэ нь глюкозыг шингээх чадвар буурахад суурилдаг

• Гипогликеми

  Гипогликеми нь эмнэлзүйн шинж тэмдэг илэрсэн эсэхээс үл хамааран цусны сийвэн дэх глюкозын концентраци 2.8 ммоль/л-ээс багасч, тодорхой эмнэлзүйн шинж тэмдэг илэрдэг, эсвэл 2.2 ммоль/л-ээс бага хэмжээгээр буурах эмгэгийн эмгэг юм.

• Чихрийн шижинтэй кома

  Эмнэлгийн яаралтай тусламж шаардлагатай чихрийн шижин өвчний хамгийн аюултай хүндрэлийн талаарх мэдээлэл нь кома юм. Чихрийн шижингийн комын төрлүүд, тэдгээрийн өвөрмөц шинж тэмдэг, эмчилгээний тактикийг тайлбарласан болно.

• Чихрийн шижингийн хөлийн синдром

  Чихрийн шижингийн хөлний синдром нь чихрийн шижингийн нүдний эмгэг, нефропати гэх мэт хүндрэлүүдийн нэг бөгөөд захын мэдрэлийн систем, артерийн болон бичил судасны гэмтэл, идээт-үхжилт, шархлаат үйл явц, гэмтэлээр илэрдэг эмгэгийн эмгэг юм. хөлний яс, үе мөч хүртэл

• Чихрийн шижингийн тухай

  Чихрийн шижин гэдэг нь дотоод шүүрлийн өвчнийг нэгтгэсэн нэр томъёо юм. онцлог шинжЭнэ нь гормоны инсулины үйл ажиллагааны дутагдал юм. Чихрийн шижин өвчний гол шинж тэмдэг нь гипергликеми үүсэх явдал юм - цусан дахь глюкозын концентраци байнга нэмэгддэг.

(лат. Инсула- арал) нь нойр булчирхайн Лангергансын арлуудын бета эсүүдэд үүсдэг пептидийн даавар юм. Бараг бүх эд эсийн бодисын солилцооны олон талт нөлөө үзүүлдэг. Инсулины гол нөлөө нь цусан дахь глюкозын концентрацийг бууруулах явдал юм.

Инсулин нь плазмын мембраны глюкозын нэвчилтийг нэмэгдүүлж, идэвхжүүлдэг гол ферментүүдгликолиз нь элэг, булчинд глюкозыг гликоген болгон хувиргах, өөх тос, уургийн нийлэгжилтийг сайжруулдаг. Үүнээс гадна инсулин нь гликоген, өөх тосыг задалдаг ферментийн үйл ажиллагааг саатуулдаг. Өөрөөр хэлбэл, инсулин нь анаболик нөлөөнөөс гадна катаболикийн эсрэг үйлчилгээтэй байдаг.

1-р хэлбэрийн чихрийн шижингийн эмгэг жамын гол элемент нь бета эсүүдийн устгалын улмаас инсулины ялгаралт буурах - инсулины үнэмлэхүй дутагдал юм. 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчний хөгжилд инсулины эд эсэд үзүүлэх нөлөө багасдаг - инсулины харьцангуй дутагдал нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Инсулины молекулын бүтэц

Инсулин бол 5.8 кДа молекул жинтэй жижиг уураг юм. Энэ нь хоёр полипептидийн гинжээс бүрдэнэ: A (21 амин хүчил) ба B (30 амин хүчил). Инсулины молекул нь гурван дисульфидын холбоог агуулдаг: тэдгээрийн хоёр нь А ба В гинжийг холбодог, гурав дахь нь А гинжний дотор байрладаг. Үхрийн инсулин нь дараах үндсэн бүтэцтэй.

Өндөр сээр нуруутан амьтдын хувьсалд инсулины бүтэц бараг өөрчлөгдөөгүй, ялангуяа дисульфидын холбоо, амин хүчлүүд ба А гинжин хэлхээний карбокси-терминал хэсэг, В-ийн С төгсгөлийн ойролцоох гидрофобик амин хүчлүүдийн байрлал. - гинж нь хувьсах чадвартай. Хүний инсулин нь үхрийн инсулинаас А-гинжин хэлхээнд амин хүчлийн хоёр орлуулалтаар ялгаатай: 8-р байранд аланин оронд треонин, 10-р байранд валины оронд изолейцин орно. Гахайн даавар нь хүнийхээс илүү ойр байдаг бөгөөд энэ нь зөвхөн нэг амин хүчлээр ялгаатай байдаг: треонины оронд В гинжин хэлхээний 30 дахь байрлал дахь аланин.

Шингэрүүлсэн уусмалд инсулины молекулууд нь мономер төлөвт оршдог бөгөөд ийм молекул бүр нь хоёр туйлгүй бүс нутгийг эс тооцвол гидрофобик цөм, голчлон гидрофилик гадаргуугаас бүрддэг. Эдгээр мужууд нь димер ба гексамер үүсэхэд оролцдог. Тарилгын бэлдмэл гэх мэт төвлөрсөн уусмал, β-эсийн шүүрлийн цэврүү зэрэг талстуудад 6 инсулин мономер нь цайрын хоёр атомын хамт гексамер үүсгэдэг. Тиймээс инсулиныг арьсан дор хэрэглэсний дараа цусанд аажмаар шингэдэг, учир нь гексамеруудыг задлахад нэмэлт хугацаа шаардагдана.

Үүсэх ба шүүрэл

Эс дэх инсулины нийлэгжилт

Инсулин нь нойр булчирхайн Лангергансын арлуудын β-эсүүдэд нийлэгждэг. Инсулины урьдал ген болох препроинсулин нь 11-р хромосомын богино гар дээр хүмүүст байрладаг. Энэ нь 3 экзон, 2 интрон агуулдаг. Хулгана, харх, гурван төрлийн загас зэрэг бусад амьтад инсулины хоёр гентэй байдаг.

Хүний препроинсулин нь 110 амин хүчлээс бүрддэг: тэдгээрийн 24 нь гидрофобик N-терминал удирдагчийн дараалал (дохионы пептид), дараа нь B цэг, дараа нь Arg-Arg дараалал, холбогч С-пептид (англи хэлнээс). Холбогч пептид- "холбогч пептид"-тэй), Lys-Arg дараалал ба С төгсгөл дэх А гинж. Удирдагч дараалал нь барзгар эндоплазмын торлогийн хөндий рүү препроинсулины котрансляцийн тээвэрлэлтэд шаардлагатай. Мембранаар дамжсаны дараа удирдагчийн дараалал нь тусгай дохионы пептидазын нөлөөгөөр тасарч, хурдан мууддаг. Үүссэн проинсулин нь 86 амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрдэх ба дааврын идэвхжилгүй. Эндоплазмын торлог бүрхэвчинд энэ нь коагуляци хийж, молекул дотор гурван дисульфидын холбоо үүсгэдэг.

Зөв үүссэний дараа орон зайн бүтэцПроинсулиныг зөөвөрлөх цэврүүт дотор зөөвөрлөнө cis- Голги цогцолборын талууд. Хөдөлгөөний үед прогормон үүсдэг cis- өмнө нь транс-Голги нь шүүрлийн мөхлөгт хуваагддаг. Энд боловсорч гүйцээгүй мөхлөгт проинсулин нь цаашдын өөрчлөлтөд өртдөг, тухайлбал хязгаарлагдмал протеолиз нь прогормоны хоёр хувиргагч (PC2 ба PC3) -ийн үйлчлэлээр эхэлдэг. Эдгээр ферментүүд нь эерэг цэнэгтэй хоёр амин хүчлийн дарааллын карбоксикин талд тусгайлан үйлчилдэг. Проинсулины молекулд ийм хоёр цэг байдаг: Arg31-Arg32 (PC2-ийн үйл ажиллагааны газар) ба Lys64-Arg65 (PC3-ийн үйл ажиллагааны талбай) хооронд пептидийн холбоо тасардаг. Прогормон хувиргасны дараа нэн даруй карбоксипептидаза-Н нь ферментийн идэвхийг үзүүлдэг бөгөөд энэ нь үндсэн амин хүчлүүдийг үүссэн төгсгөлөөс салгадаг. Протеолизийн эцсийн бүтээгдэхүүн нь инсулины молекул ба 31 амин хүчлийн урттай С-пептид юм. Инсулины А ба В гинжтэй харьцуулахад С-пептид нь сээр нуруутан амьтдын хувьд илүү хувьсах чадвартай бөгөөд загасны загасны гэр бүлийн гишүүдийн урт нь 28 (үхэр) -ээс 38 хүртэл байдаг.

Гүйцсэн β-эсийн шүүрлийн цэврүүтүүд нь цайрын атом бүхий гексамер хэлбэрээр талст инсулин, ижил моляр хэмжээтэй С-пептид агуулдаг. Эдгээр нь өдөөлтөд хариу үйлдэл үзүүлэх экзоцитозын зориулалттай дааврын санг бүрдүүлдэг. β-мөхлөгүүдийн хагас задралын хугацаа нь хэд хоног бөгөөд хэрэв тэдгээр нь агуулгыг нь ялгаруулдаггүй бол лизосомтой нэгдэх замаар задралд ордог. Бие махбодид инсулины хэрэгцээ ихсэх тусам задрал нь илүү удаан явагддаг.

Инсулины нийлэгжилтийн зохицуулалт нь хэд хэдэн түвшинд, ялангуяа транскрипц, мРНХ-ийн өмнөх залгаас, мРНХ-ийн задрал, орчуулга, орчуулгын дараах өөрчлөлтийн түвшинд явагддаг. Эдгээр үйл явцын хамгийн хүчтэй өдөөгч нь глюкоз боловч проинсулины биосинтезийг бусад сахар, амин хүчлүүд, ялангуяа лейцин, гликолизийн завсрын бүтээгдэхүүн, кетон биетүүд, өсөлтийн даавар, глюкагон болон бусад хүчин зүйлсэд оруулж болно.

Инсулины шүүрэл

Нойр булчирхайн бета эсүүд нь ердийн дотоод шүүрлийн эсүүдтэй адил үндсэн бүтээгдэхүүн болох инсулины ихэнх хэсгийг (95%) зохицуулалттай байдлаар ялгаруулдаг. Энэ замын хамгийн чухал идэвхжүүлэгч нь глюкоз юм. Бета эсийн мембран нь глюкоз зөөвөрлөгч GLUT2-ийг байнга агуулдаг бөгөөд түүгээр дамжин чөлөөтэй тархдаг. Үүнээс болж цусан дахь глюкозын концентраци ихсэх нь бета эсийн түвшин ижил төстэй өсөлтөд хүргэдэг. Энд тэр даруй гексокиназын урвалын субстрат болж хувирдаг бөгөөд үүний бүтээгдэхүүн нь глюкоз-6-фосфат юм. Нойр булчирхайн инсулин нийлэгжүүлэгч эсүүдэд гексокиназын изоферментүүдийн нэг нь гексокиназа IV эсвэл глюкокиназа илэрдэг; энэ нь субстраттай бага хамааралтайгаар тодорхойлогддог: Михаэлис тогтмол нь 10 мм бөгөөд энэ нь цусан дахь глюкозын хэвийн хэмжээнээс давсан байна (4-). 5 мм). Үүний ачаар глюкокиназа нь зөвхөн гипергликемийн нөхцөлд идэвхждэг "глюкозын мэдрэгч" болж чаддаг.

Глюкоз-6-фосфат нь гликолизийн урвалд ордог бөгөөд тэдгээрийн бүтээгдэхүүн нь митохондрид исэлдэж, улмаар эсэд их хэмжээний ATP үүсдэг. ATP-ийн концентраци нэмэгдэх нь ATP-тай холбоотой калийн сувгийг хаахад хүргэдэг. ATP-хаалгатай K+ сувгууд, KATP)плазмалеммд. Эсээс калийн гадагшлах урсгал багассаны улмаас мембран деполяризаци үүсч, энэ нь хүчдэлд холбогдсон кальцийн сувгийг нээж, эс рүү кальцийг нэвтрүүлэхэд хүргэдэг. Цитозол дахь Ca 2+ ионы концентраци эхний өсөлт нь эндоплазмын торлог бүрхэвчээс цааш гарахад хүргэдэг. Кальци нь клатринтай хиллэдэг бета мөхлөгүүдийг плазмалеммагаас хайлуулж, агуулгыг нь эс хоорондын зайд гаргаж, инсулин нь хялгасан судасны хананы хаалтаар дамжин цусанд ордог.

ATP-ээс гадна бусад бодисууд нь ATP-тай холбогдсон калийн сувгийн үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг. Эдгээр трансмембран уургууд нь Kir6.2-той ижил дөрөв, SUR1-тэй ижил дөрвөн хэсэг гэсэн найман дэд нэгжээс бүрдэнэ. Эхнийх нь гидрофилик хонгил үүсгэдэг бөгөөд ATP-д мэдрэмтгий байдлыг хариуцдаг бөгөөд сүүлийнх нь сульфонилмоурын рецепторууд юм. сульфонил рецептор) мөн түүний лигандтай холбогдсоны дараа сувгийг идэвхгүй болгож чадна. Тиймээс сульфонилмоурын бэлдмэл нь инсулины нийлэгжилтийг идэвхжүүлдэг тул чихрийн шижин өвчний үед амны хөндийн гипогликемийн эмийг хэрэглэдэг.

Зохицуулалттайгаас гадна инсулинома, 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин зэрэг зарим эмгэгүүдэд ажилладаг бета эсүүдээр инсулины шүүрлийн "бүтээлч зам" гэж нэрлэгддэг. Энэ тохиолдолд их хэмжээний боловсорч гүйцээгүй даавар (проинсулин эсвэл завсрын "хагалсан" хэлбэрүүд) эндоплазмын торлог бүрхэвчинд үүссэн цэврүүтүүдээс шууд ялгардаг.

Инсулины шүүрлийн зохицуулалт

Лангергансын арлууд нь автономит ба пептидергийн мэдрэлийн утаснуудтай ойролцоо байдаг. Парасимпатик мэдрэлийн системийн нэг хэсэг болох амны хөндийн мэдрэлийн холинергик төгсгөлүүд нь инсулины шүүрлийг өдөөдөг бол симпатик мэдрэлийн системийн адренергик төгсгөлүүд нь энэ үйл явцыг дарангуйлдаг. Бусад мэдрэлүүд нь нойр булчирхайн бүх дааврын шүүрлийг өдөөдөг судас идэвхит гэдэсний пептид, инсулины ялгаралтыг саатуулдаг нейропептид Y зэргийг ялгаруулдаг.

Нойр булчирхайн өөрийн даавар нь инсулины шүүрэлд нөлөөлдөг: глюкагон нь түүнийг өдөөж, соматостатин нь дарангуйлдаг. Үүнээс гадна инсулин нь өөрийн ген болон глюкокиназын генийн транскрипцийг идэвхжүүлснээр автокрин үйлчилдэг.

Хоол хүнс хэрэглэх үед инсулины шүүрэл нь зөвхөн глюкоз эсвэл нүүрс усны нөлөөн дор нэмэгддэг төдийгүй амин хүчлүүд, ялангуяа лейцин, аргинин, хоол боловсруулах тогтолцооны зарим дааврууд: холецистокинин, глюкозоос хамааралтай инсулинотроп пептид, түүнчлэн глюкагон гэх мэт гормонууд. ACTH, эстроген болон бусад. Мөн кали эсвэл кальцийн хэмжээ ихэссэнээр инсулины шүүрлийг сайжруулдаг өөх тосны хүчилцусны сийвэн дэх.

Инкертиний нөлөө

Инкретиний нөлөө нь глюкозыг амаар уусны дараа инсулины хэрэглээтэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц их хэмжээний инсулин ялгардаг үзэгдэл юм. Хоолны үед ялгардаг хоол боловсруулах замын гормонууд нь энэ үзэгдлийг хариуцдаг бөгөөд глюкозоор өдөөгдсөн инсулины ялгаралтыг нэмэгдүүлдэг. Инкретин даавар нь ялангуяа глюкагон төст пептид-1 ба ходоодны дарангуйлагч полипептид агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн эхнийх нь L-эсүүд, хоёр дахь нь нарийн гэдэсний дээд хэсгийн К-эсүүдээр ялгардаг.

Инсулины физиологийн үйлдэл

Цусан дахь глюкозын түвшинд инсулины нөлөө

Бодисын солилцооны нөлөө	Зорилтот молекул
Глюкозын шингээлт (булчин ба өөхний эд)	Глюкоз тээвэрлэгч GLUT4
Глюкозын шингээлт (элэг)	Глюкокиназа (хэт илэрхийлэл)
Гликогенийн синтез (элэг ба булчин)	Гликоген синтаза
↓ Гликогенийн задрал (элэг ба булчин)	↓ гликоген фосфорилаза
Гликолиз, ацетил-КоА-ийн үйлдвэрлэл (элэг ба булчин)	Фосфофруктокиназа-1 (PFC-2-ээр) пируватдегидрогеназын цогцолбор
Өөх тосны хүчлийн синтез (элэг)	Ацетил-КОА карбоксилаза
Триацилгилцеролын нийлэгжилт (өөхний эд)	Липопротейн липаза

Инсулины физиологийн гол нөлөө нь цусан дахь глюкозыг бууруулах явдал юм, гэхдээ үүгээр хязгаарлагдахгүй, гормон нь уураг, липидийн солилцоонд нөлөөлдөг. Инсулины гол нөлөөний нэг нь булчин болон өөхний эдэд глюкозын шингээлтийг идэвхжүүлдэг боловч элэг, бөөр, тархинд энэ үйл явцад нөлөөлдөггүй бөгөөд эсүүд нь дааврын өдөөлт байхгүй байсан ч глюкозыг зөөвөрлөх чадвартай байдаг. Инсулин нь мөн глюкоз, ялангуяа глюконеогенез ба гликогенийн задралын эцсийн бүтээгдэхүүн болох бодисын солилцооны замыг хааж, түүнийг хэрэглэхийг өдөөдөг. Энэ тохиолдолд хамгийн эхний зүйл бол сэтгэл ханамж юм эрчим хүчний хэрэгцээ, тухайлбал, эцсийн бүтээгдэхүүн нь пируват болох гликолиз үүсэх, пируватыг циклд ашиглаж болох ацетил-КоА хүртэл исэлдүүлэх зэрэг болно. трикарбоксилын хүчил. Үлдсэн глюкозыг элэг, булчин дахь гликогенийн нөөцийг нөхөхөд ашигладаг. Элгэнд инсулин нь ацетил-КоА-тай өөх тосны хүчлүүдийн нийлэгжилтийг өдөөдөг бөгөөд үүнд шаардлагатай NADPH үүсдэг. пентоз фосфатын зам. Дараа нь өөх тосны хүчлүүд нь өөхний эдэд триглицерид хэлбэрээр дамждаг. Инсулин нь тархиар дамжин бодисын солилцоонд шууд бусаар нөлөөлдөг. Энэ нь гипоталамусын цөмд нөлөөлж, хоол хүнсний хэрэглээг дарангуйлж, термогенезийг сайжруулдаг.

Булчингийн эдэд инсулин нь амин хүчлийг шингээх, уургийн нийлэгжилтийг идэвхжүүлдэг. Үлдсэн амин хүчлүүд нь элгэнд пируват ба ацетил-КоА болж хувирч өөхний нийлэгжилтэнд ашиглагддаг.

Калийн эсэд шингээлтийг инсулинаар идэвхжүүлдэг. Тиймээс түүний бэлдмэлийг глюкозтой хамт бөөрний дутагдалтай өвчтөнд гиперкальциемийг түр зуур бууруулахад ашигладаг. Инсулины энэхүү үйл ажиллагааны молекулын механизм нь тодорхойгүй байгаа боловч энэ нь Na + / K + -ATPases-ийг идэвхжүүлдэг гэдгийг мэддэг.

Бие махбодид инсулины урт хугацааны нөлөө нь ерөнхий анаболик болон уураг хадгалах нөлөөгөөр үүсдэг хурдасгасан өсөлтийг агуулдаг. Тиймээс 1-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчтэй хүүхдүүд өсөлтийн хоцрогдолтой байдаг. Инсулин нь их хэмжээний нүүрс ус хэрэглэдэг бол өсөлтийн даавартай бараг ижил эрчимтэй дутуу гипофизэктомист хархны өсөлтийг өдөөж болно. Эсийн өсгөвөрт инсулин нь эпидермисийн өсөлтийн хүчин зүйл, фибробласт өсөлтийн хүчин зүйл, тромбоцитоос гаралтай өсөлтийн хүчин зүйл гэх мэт пептидийн өсөлтийн хүчин зүйлүүд шиг эсийн хуваагдлыг хурдасгаж, биологийн нөлөөг сайжруулдаг.

Холбоотой өвчин

Гэсэн хэдий ч авч үзэж буй асуудлын хүрээнд эрчим хүчний солилцоо, түүний дотор зөвхөн нүүрс ус төдийгүй өөх тосны солилцоог зохицуулахад инсулины онцгой үүргийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь өөхний эд, элэг, араг ясны булчинд түлшний молекулуудын зохицуулалттай хадгалалт, ашиглалтын механизмтай холбоотой юм. Хоол боловсруулсны дараа их хэмжээний нүүрс ус бие махбодид ордог боловч инсулины ялгаралт идэвхжсэний улмаас захын цус, эс хоорондын зай дахь концентраци нь чухал утгад хүрдэггүй. Энэ даавар нь инсулинээс хамааралтай эрхтэн, эд эсэд глюкозын урсгалыг идэвхжүүлж, глюконеогенез ба гликогенолизийг дарангуйлснаар эндоген глюкоз үүсэхийг дарангуйлдаг. Үүний зэрэгцээ инсулин нь гликоген нийлэгжилтийг өдөөдөг. Инсулин нь өөх тосны солилцоонд мөн адил нөлөө үзүүлдэг. Энэ нь өөх тосны эдэд өөх тосны хуримтлалыг өдөөж, липопротеины липаза инсулинаар идэвхжсэний үр дүнд агуулахаас өөхний хөдөлгөөнийг дарангуйлж, триглицеридын цусыг цэвэрлэж, гормоны мэдрэмтгий липазын үйл ажиллагааг дарангуйлдаг. Үүний зэрэгцээ инсулин нь глюкозыг липоцитэд оруулахыг идэвхжүүлж, эсийн доторх триглицеридын нийлэгжилтийг өдөөдөг. липогенезийг идэвхжүүлдэг. Үүнтэй холбогдуулан өөхний эд нь нэг төрлийн буфер функцийг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь сийвэн дэх өөх тосны концентрацийг, ялангуяа хоол идсэний дараах үед хэвийн болгох боломжийг олгодог. Амрах эсвэл богино хугацааны өлсгөлөнгийн үед цусан дахь инсулины концентраци буурч, эсрэг дааврын түвшин нэмэгдэж, симпатик мэдрэлийн системийн үйл ажиллагаа идэвхждэг бөгөөд энэ нь элэгний глюкозыг дайчлах, липолизийг идэвхжүүлэхэд хүргэдэг. өөх эсээс цусны эргэлтэнд эфиргүй FFA ялгарснаар. Ийм нөхцөлд глюкозыг мэдрэлийн систем, цусны улаан эс гэх мэт инсулинээс хамааралгүй эдэд голчлон хэрэглэдэг бол араг ясны булчингууд нь өөх тосны хүчлүүдийг исэлдүүлэх замаар эрчим хүчийг олж авдаг. Өлсгөлөнгийн үед элэг нь өөх тосны хүчлийг кетон бие, ацетил-КоА-г глюкоз болгон хувиргадаг. Үүнтэй төстэй өөрчлөлтүүд нь бие махбодийн үйл ажиллагааны явцад тохиолддог боловч булчинд глюкозын урсгал нэмэгддэг. Тиймээс өөхний хуримтлал, хэрэглээ нь биеийн байдал, түүний эрчим хүчний хэрэгцээнээс хамаарч өөр өөр байдлаар явагддаг динамик үйл явц юм. Инсулин нь энергийн солилцоог зохицуулдаг цорын ганц даавар биш гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Глюкагон, адреналин, өсөлтийн даавар, глюкокортикоидууд гэх мэт олон тооны эсрэг дааварууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн үйл ажиллагаа нь цусны эргэлт дэх глюкозын концентрацийг нэмэгдүүлэхэд чиглэгддэг. Инсулины нэмэлт антагонист нь симпатик мэдрэлийн систем бөгөөд түүний өдөөлт нь өөхний эсээс IVF-ийг гаргахад хүргэдэг. Ийм нарийн зохицуулалтын механизм байгаа нь хуримтлал, ашиглалтын үйл явцад зохицуулалтын хүчин зүйлүүдэд эд эсийг гэмтээх, мэдрэх чадвар буурах боломжийг олгодог. эрчим хүчний нөөцянз бүрийн түвшинд.

Инсулиныг эм болгон ашиглах

Нойр булчирхайн дотоод шүүрлийн үйл ажиллагааг илрүүлэх

1869 онд Берлинд 22 настай анагаахын оюутан Лангерханс нойр булчирхайн бүтцийг судлахын тулд шинэ микроскоп ашиглан түүний эд эсэд жигд тархсан урьд өмнө мэдэгдээгүй бүлгийн эсүүдийн анхаарлыг татжээ. Тэр тэдний зорилгын талаар ямар ч таамаг дэвшүүлээгүй. Зөвхөн 1893 онд Эдуард Лагес нойр булчирхайн дотоод шүүрлийн үйл ажиллагааг хариуцдаг болохыг олж мэдээд тэднийг нээсэн хүнийг хүндэтгэн "Лангерхансын арлууд" гэж нэрлэжээ.

1889 онд Оскар Минковски, Жозеф фон Мехринг нар нойр булчирхайн үйл ажиллагааг судалжээ. Тэд эрүүл нохойд нойр булчирхайн хагалгаа хийлгэсэн бөгөөд хэдхэн хоногийн дотор амьтанд чихрийн шижин өвчний шинж тэмдэг илэрч, цангах, их хэмжээний сахартай шээс ялгарах, хэт их хоол хүнс хэрэглэх, турах зэрэг шинж тэмдгүүд илэрч эхэлсэн. Хэсэг хугацааны дараа эрдэмтэд нойр булчирхайн эдийг арьсан дор шилжүүлэн суулгах замаар нохойг "эмчилж" чадсан байна.

Дараагийн чухал алхамыг 1901 онд Евгений Опи хийсэн (Евгений Опи)гэдгийг тодорхой харуулсан "Чихрийн шижин нь нойр булчирхайн арлуудын эвдрэлээс үүдэлтэй бөгөөд эдгээр жижиг биетүүд хэсэгчлэн эсвэл бүрэн устсан үед л үүсдэг."Чихрийн шижин ба нойр булчирхайн хоорондын холбоог урьд өмнө мэддэг байсан боловч тэр болтол чихрийн шижин нь Лангерхансын арлуудтай холбоотой байсан нь тодорхойгүй байв. Энэ нь нойр булчирхайн эмгэг судлалын бусад олон судалгаануудын нэгэн адил Жан де Мейер (1909), Эдвард Чарпи-Шафер (1916) зэрэг эрдэмтэд Лангенхарын арлууд нь гипогликемийн нөлөөтэй бодис үүсгэх ёстой гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Майер үүнийг латаас инсулин гэж нэрлэсэн. Инсула- арал.

Инсулиныг тусгаарлах анхны оролдлого

Дараагийн хорин жилийн хугацаанд арлын шүүрлийг эдгээх арга болгон тусгаарлах хэд хэдэн оролдлого хийсэн. 1907 онд Георг Сульцер (Жорж Людвиг Зульцер)Нойр булчирхайн хандтай туршилтын нохойн цусан дахь глюкозын түвшинг бууруулахад тодорхой амжилтанд хүрч, чихрийн шижингийн комд орсон нэг өвчтөнийг аварч чадсан. Гэсэн хэдий ч түүний эм нь маш их гаж нөлөө үзүүлж, цэвэршүүлэх чадвар муутай байсан тул түүнийг орхиход хүргэсэн.

Чикагогийн их сургуулийн Эрнест Скотт 1911-1912 оны хооронд нойр булчирхайн усан хандыг хэрэглэж, "гликозури бага зэрэг сайжирсан" гэж тэмдэглэсэн боловч эдгээр судалгааны ач холбогдлын талаар удирдагчдаа итгүүлж чадаагүй тул туршилтууд удалгүй орхигджээ. . Үүнтэй ижил үр нөлөөг 1919 онд Рокфеллерийн их сургуульд Израиль Клейнер үзүүлсэн боловч дэлхийн 1-р дайн эхэлснээр түүний ажил тасалдсан бөгөөд тэрээр дуусгаж чадаагүй юм. Үүнтэй төстэй ажилФранцад туршилт хийсний дараа Румыны Анагаах ухааны сургуулийн физиологийн профессор Николас Паулеско үүнийг 1921 онд хэвлүүлсэн бөгөөд олон хүн, ялангуяа Румынд инсулиныг нээсэн гэж үздэг.

Бантинг ба Бест нарын бүтээл

1921 оноос өмнө янз бүрийн судлаачдын хийсэн нойр булчирхайн хандны ихэнх нь ижил асуудалтай байсан: тэдгээр нь булчирхайн гадна шүүрлийн хэсгийн бүтээгдэхүүн зэрэг олон хольц агуулсан бөгөөд өвчтөнд буглаа үүсгэдэг. Торонтогийн их сургуулийн хэсэг эрдэмтэд анх удаа 1921 онд хүний ​​эмчилгээнд хэрэглэхэд тохиромжтой түвшинд хүртэл тусгаарлаж, цэвэршүүлж чадсан.

Фредерик Бантинг дэлхийн нэгдүгээр дайн дууссаны дараа ортопедийн мэс засалчаар ажиллаж, Баруун Онтариогийн их сургуульд лекц уншиж байжээ. Эдгээр лекцийн сэдвүүдийн нэг нь нүүрс усны солилцоо байв. Бантинг энэ сэдэвтэй танилцаж байхдаа доктор Мозес Барроны бүтээлийг уншиж, нойр булчирхайн суваг нь чулуугаар бөглөрсөн тохиолдолд түүний гадаад шүүрлийн хэсэг үхэж байгааг дүрсэлсэн байдаг. Энэ нь түүнд нойр булчирхайн дотоод шүүрлийн шүүрлийг ялгах шинэ аргын санааг өгсөн; Бантинг тэмдэглэлдээ:

Бантинг өөрийн санаагаараа Торонтогийн их сургуулийн профессор, нүүрс усны солилцооны чиглэлээр олон улсад нэр хүндтэй судлаач Жон Маклеод ханджээ. Маклеод өмнөх судлаачид нойр булчирхайн эмийн хандыг ялгах гэж оролдоход тулгарч байсан бэрхшээлийг мэдэж байсан ч Бантингийн ажлын сөрөг үр дүн ч тустай гэж үзэж байсан тул түүнд лабораторийн талбай, туршилтын нохой болон нэг туслах. Физиологийн чиглэлээр суралцдаг хоёр оюутан Чарльз Бест, Кларк Нобл нар туслахаар ажиллах хүсэлт гаргажээ. Тэдний хэн нь Бантингт туслахыг шийдэхийн тулд зоос шидэв. Бестийг ялсан гэж олон нийт үзэж байсан ч түүний танил Роберт ВОЛЛ түүнийг ялагдал хүлээсэн тул оюутнуудын хэн нь ч уйтгар гунигтай, уур уцаартай Бантингтэй ажиллахыг хүсээгүй тул түүнийг ялагдсан гэж батлав.

1921 оны зун Бантинг, Бест нар туршилтаа эхлүүлж, хэсэг хугацааны дараа нойр булчирхай хатингирчээ. Дараах байдлаар хандыг гаргаж авсан: эдийг хэсэг болгон хувааж, зуурмаг дээр нунтаглаж, уусмалыг шүүж, дараа нь чихрийн шижинтэй нохойд хэрэглэнэ. Хэдийгээр тэд амьтдын цусан дахь глюкозын түвшинг бууруулж чадсан ч Бантинг, Бест нар өмнөх үеийнхтэйгээ ижил асуудалтай тулгарсан: тарилгын талбайд ариутгасан буглаа үүссэн ба ерөнхий хордлого. 1921 оны зун, намрын сүүлчээр тэд нохойны хатингирсан нойр булчирхайгаас гаргаж авсан ханд нь нядалгааны газрын тугалуудын ургийн булчирхайн ханднаас ямар ч давуу талгүй болохыг олж мэдэв. Тиймээс тэд олж авахад илүү хялбар байсан энэ даавууг ашиглаж эхлэв.

1921 оны сүүлээр Маклеод биохимич Жеймс Коллипийг Бантинг, Бест нарын бүлэгт нэгдэж, хандыг цэвэршүүлэх шинэ аргууд дээр ажиллахыг урив. Коллипом үүнийг зөвшөөрч, дараа нь нойр булчирхайн ханд нь элэг дэх гликогенийн хуримтлалыг идэвхжүүлж, чихрийн шижинтэй амьтдын кетоацидозыг бууруулж, эрүүл амьтдын цусан дахь глюкозын хэмжээг бууруулдаг болохыг харуулсан. Дараа нь тэр эмийг туршихдаа нойр булчирхайн нохойноос илүү энгийн туулай ашигласан байна. 1921 оны 11-р сард Бантинг, Маклеод нар Америкийн физиологийн нийгэмлэгийн хуралд оролцож, үр дүнгээ танилцуулав.

1922 оны 1-р сарын 11-нд Бантинг, Бест нар анх удаа тугалын нойр булчирхайн идэвхтэй хандуудын нэгийг туршиж үзсэн бөгөөд үүнийг англи хэлнээс "ayletin" гэж нэрлэдэг. Арал- арал, өвчтөнд - 14 настай Леонарди Томпсон. Түүнд 7.5 мл эмийг глютеаль булчинд тарьж, хүлээгдэж буй үр дүнд хүрсэн: цусан дахь глюкозын хэмжээ буурсан боловч буглаа, ерөнхий хордлого үүссэн. Энэ бүтэлгүйтлээс хойш хэдхэн долоо хоногийн дараа Коллипом Бантингт эцэст нь хоргүй ханд гаргаж авсан гэж мэдэгдсэн боловч үйл явцын нарийн ширийнийг задлах дургүй байсан (ирээдүйд патент авах гэж найдаж байсан) энэ нь бараг л тэмцэлд хүргэсэн. судлаачид.

Коллип Маклеод шинэ хандыг "инсулин" гэж нэрлэсэн (магадгүй 1909 онд Мейер ижил нэрийг ашигласан гэдгийг мэдээгүй байж магадгүй). Нэг өвчтөнд 1-р сарын 23-нд шинжилгээ хийсэн. Энэ удаагийн эмчилгээ амжилттай болсон: Томпсоны цусан дахь глюкозын хэмжээ 520-аас 120 мг/дл хүртэл буурч, шинж тэмдэг илрээгүй. сөрөг нөлөө. Гэвч хожим нь Коллипом инсулин бэлтгэх протоколыг мартсан нь тогтоогджээ. Дараагийн хэдэн долоо хоногт Эли Лиллигийн тусламжтайгаар тэрээр энэ аргыг дахин нээхийг оролдсон бөгөөд эцэст нь амжилтанд хүрсэн.

Бантинг, Бест нарын эмчилсэн анхны өвчтөнүүдийн дунд Төрийн нарийн бичгийн дарга Чарльз Хьюзийн охин Элизабет Хьюз байжээ. Тэрээр инсулин тарилга хийсний дараа эрүүл мэнддээ гарсан өөрчлөлтийг "үгээр хэлэхийн аргагүй гайхалтай" гэж тодорхойлсон. Тухайн үеийн чихрийн шижин судлаач Эллиот Жослин, Фредерик Аллен нар ч шинэ эмийн хүчийг гайхшруулжээ. Жослин өөрийн сэтгэгдлээ тайлбарлахдаа инсулины үйлдлийг Библи Эзегийн үзэгдэлтэй харьцуулав. 37:1-10:

ЭЗЭНий мутар миний дээр байсан бөгөөд Эзэн намайг сүнсээр гаргаж ирээд талбайн голд тавьсан бөгөөд ясаар дүүрэн байсан... тэд маш хуурай байсан.Тэр надад "Хүү минь" гэж хэлэв. хүний!" Эдгээр яснууд амилах болов уу? Би: Эзэн Бурхан минь! Та нар мэдэж байгаа бөгөөд надад хэлэв: яснууд дээр эш үзүүл, мөн тэдэнд хэл: яс хуурай байна! Их Эзэний үгийг сонс... Зарлигласан ёсоор эш үзүүл. Тэгээд намайг зөгнөхөд чимээ тасарч, харагтун, яснууд хоорондоо нийлж архирах чимээ гарав. Мөн би харсан, мөн болгоогтун, тэд тэдэн дээр амьдарч, мөн мах ургаж, мөн арьс нь дээрээс нь татагдсан боловч тэдний дотор сүнс байсангүй. Тэрээр надад "Хүний хүү, сүнсэнд эш үзүүлж, сүнсэнд "Эзэн Бурхан ингэж айлдаж байна. "Сүнс ээ, дөрвөн салхинаас ирж, эдгээр алагдсан амьсгаагаар амьсгал, тэгвэл тэд амьд үлдэх болно" гэж хэл. Түүний надад тушаасан ёсоор эш үзүүлж, тэдний сүнсэнд орж, тэд амилан, хөл дээрээ зогсов, маш их агуу...

Инсулины хувьсгалт нээлтийн төлөө Маклеод, Бантинг нарыг шагнасан Нобелийн шагналфизиологи, анагаах ухаанд. Бантинг эхэндээ түүний туслах Бестийг түүнтэй хамт шагналд нэр дэвшүүлээгүйд маш их уурлаж, тэр бүр шагналаас татгалзаж байсан ч дараа нь тэр шагналыг хүлээн авахыг зөвшөөрч, Бесттэй хувиа хуваалцав. Маклеод ч мөн адил шагналаа Коллипийн дагуу хуваалаа. Эмч нарын арилжааны ажилд оролцох нь ёс зүйгүй гэж үзсэн тул тугалын инсулин үйлдвэрлэх патентыг тус бүлгийн эмнэлгийн бус гишүүдийн хувьд Бест, Коллип нар авсан. Тэд патентаа Торонтогийн Их Сургуульд өгсөн бөгөөд энэ нь дэлхийн олон эмнэлгийн фирмд лиценз олгосон юм. Тодруулбал, АНУ-д эмийн үйлдвэр Эли Лилли инсулин үйлдвэрлэх эрхийг авсан бол Европт Дани улсад байгуулагдсан Август Крог компани хамгийн том үйлдвэрлэгч болжээ.

Инсулины бүтцийг судлах

Инсулин бол амин хүчлийн дараалал, өөрөөр хэлбэл анхдагч бүтэц нь бүрэн тогтоогдсон уургийн анхны молекул байв. Энэ ажлыг 1953 онд Британийн молекул биологич Сэнгер хийж, 1958 онд химийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Бараг 40 жилийн дараа Дороти Крофут Ходжкин рентген туяаны дифракцийн аргыг ашиглан инсулины молекулын орон зайн бүтцийг (гуравдагч бүтэц) тодорхойлжээ. Түүний бүтээл мөн Нобелийн шагнал хүртжээ.

1980-аад оноос хойш хүний ​​инсулиныг E. coli эс буюу шар айрагны мөөгөнцөр ашиглан генийн инженерчлэлийн аргаар боловсруулжээ.

Инсулины байгалийн нийлэгжилт ба түүний бие махбод дахь биохими нь хоол хүнс бүрт тохиолддог. Полипептидийн даавар инсулин нь нойр булчирхайд үүсдэг бөгөөд шим тэжээлийг шингээх, уураг, өөх тосны хүчлүүдийн нийлэгжилтэнд идэвхтэй оролцдог. Хоол хүнсэнд агуулагдах нүүрс ус нь эрчим хүчний гол эх үүсвэр болох глюкоз болж хувирдаг.

Инсулин нь цусны сийвэн дэх глюкоз болон бусад сахарыг булчингийн эдэд шингээхэд тусалдаг.Илүүдэл нь өөхний эд болж хувирдаг. Элэг дэх инсулин нь цусан дахь өөх тосны хүчлийг өөх тосны орд болгон хувиргаж, одоо байгаа өөхний эдийг идэвхтэй тэжээхэд тусалдаг.

Инсулины биохими нь сайн судлагдсан тул цагаан толбо бараг байдаггүй. Инсулин, биохимийн бүтэц, бүтцийн чиглэлээр хийсэн судалгаанд зориулж хэд хэдэн Нобелийн шагналыг аль хэдийн авсан. Энэ бол зохиомлоор нийлэгжсэн, талст хэлбэрээр олж авсан анхны даавар юм.

Хиймэл инсулиныг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үйлдвэрлэж, цусан дахь сахарын хэмжээг хянах тохиромжтой систем, төхөөрөмжийг бие махбодид гормоныг хамгийн өвдөлтгүй нэвтрүүлэх боломжийг олгодог.

Инсулины биохими нь эсийн мембранаар дамжуулан глюкозын нэвтрэлтийг сайжруулж, хурдасгахад оршино. Инсулины нэмэлт өдөөлт нь глюкозын тээвэрлэлтийг хэдэн арван удаа хурдасгадаг.

Инсулины үйл ажиллагааны механизм ба үйл явцын биохими нь дараах байдалтай байна.

1. Инсулин хэрэглэсний дараа тусгай эмийн тоо нэмэгддэг тээвэрлэх уурагэсийн мембранд. Энэ нь цусан дахь глюкозыг аль болох хурдан, эрчим хүчний алдагдал багатайгаар зайлуулж, илүүдлийг өөх эс болгон боловсруулах боломжийг олгоно. Хэрэв бие махбодийн инсулины үйлдвэрлэлд дутагдалтай байгаа бол шаардлагатай хэмжээний тээвэрлэлтийн уургийг хадгалахын тулд инсулиныг цаашид өдөөх шаардлагатай.
2. Инсулин нь нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлийн гинжин хэлхээгээр дамжуулан гликоген нийлэгжилтэнд оролцдог ферментийн идэвхийг нэмэгдүүлж, түүний задралын үйл явцыг саатуулдаг.

Инсулины биохими нь зөвхөн глюкозын солилцоонд оролцдоггүй. Инсулин нь өөх тос, амин хүчлийн солилцоо, уургийн нийлэгжилтэд идэвхтэй оролцдог. Инсулин нь генийн транскрипц, хуулбарлах үйл явцад эерэг нөлөө үзүүлдэг. Хүний зүрх, араг ясны булчинд инсулин нь 100 гаруй генийг хуулбарлах үүрэгтэй

Элэг болон өөхний эдэд шууд инсулин нь өөх тосыг задлах механизмыг удаашруулж, улмаар цусан дахь өөх тосны хүчлүүдийн концентраци шууд буурдаг. Үүний дагуу цусны судаснуудад холестерины хуримтлал үүсэх эрсдэл буурч, судасны хананы хүчин чадал сэргээгддэг.

Инсулины нөлөөн дор элэг дэх өөх тосны нийлэгжилтийг ацетилКоА карбоксилаза ба липопротейн липаза ферментүүд өдөөдөг. Ингэснээр цусыг цэвэрлэж, өөх тосыг цусны ерөнхий урсгалаас зайлуулдаг.

Липидийн солилцоонд оролцох нь дараах гол цэгүүдээс бүрдэнэ.

• Ацетил-КоА карбоксилазыг идэвхжүүлснээр өөх тосны хүчлүүдийн нийлэгжилт нэмэгддэг;
• Эдийн липазын идэвхжил буурч, липолизийн үйл явц саатдаг;
• Бүх энерги нь липидийн нийлэгжилтэд шилждэг тул кетон бие үүсэхийг саатуулдаг.

Препроинсулин хэлбэрийн даавар нь нойр булчирхайд байрлах Лангерханзын арлуудын тусгай бета эсүүдэд нийлэгждэг. Арлуудын нийт эзэлхүүн нь булчирхайн нийт массын 2 орчим хувийг эзэлдэг. Арлуудын идэвхжил буурах үед нийлэгжүүлсэн дааврын дутагдал, гипергликеми, дотоод шүүрлийн өвчин үүсдэг.

Препроинсулинаас тусгай дохионы гинжийг салгасны дараа холбогч С-пептид бүхий А ба В гинжээс бүрдэх проинсулин үүсдэг. Гормон боловсорч гүйцэх үед протеиназа нь пептидийн гинжийг барьж авдаг бөгөөд энэ нь хоёр дисульфидын гүүрээр солигддог. Гольджи аппарат болон бета эсийн шүүрлийн мөхлөгт боловсорч гүйцдэг.

Боловсронгуй даавар нь А гинжин хэлхээнд 21 амин хүчил, хоёр дахь гинжин хэлхээнд 30 амин хүчлийг агуулдаг. Ихэнх шууд үйлчилдэг гормонуудын нэгэн адил синтез нь дунджаар нэг цаг орчим болдог. Молекул нь тогтвортой, орлуулагч амин хүчлүүд нь полипептидийн гинжин хэлхээний ач холбогдолгүй хэсгүүдэд байдаг.

Инсулины солилцоог хариуцдаг рецепторууд нь шууд байрладаг гликопротейн юм эсийн мембран. Барилга ба бодисын солилцооны процессын дараа инсулины бүтэц устаж, рецептор нь эсийн гадаргуу руу буцаж ирдэг.

Инсулины ялгаралтыг өдөөдөг өдөөгч нь глюкозын хэмжээ ихсэх явдал юм. Цусны сийвэн дэх тусгай тээвэрлэгч уураг байхгүй тохиолдолд хагас задралын хугацаа 5 минут хүртэл байдаг. Д хэрэгтэй нэмэлт уурагдааврууд нойр булчирхайн судалд шууд орж, тэндээс хаалганы судал руу ордог тул тээвэрлэлт байхгүй. Элэг нь гормоны гол бай юм. Элэг рүү ороход дааврын 50 хүртэлх хувийг үйлдвэрлэдэг.

Нойр булчирхайг зайлуулах явцад зохиомлоор өдөөгдсөн чихрийн шижинтэй нохойн нотлох баримттай үйл ажиллагааны зарчмуудыг 19-р зууны төгсгөлд танилцуулсан ч молекулын түвшинд харилцан үйлчлэлийн механизм нь ширүүн маргаан үүсгэсээр байна. бүрэн ойлгогдоогүй байна. Энэ нь ген, дааврын солилцооны бүх урвалд хамаарна. Гахайн мах, тугалын махны инсулиныг 20-р зууны 20-иод онд чихрийн шижин өвчнийг эмчлэхэд ашиглаж эхэлсэн.

Бие махбодид инсулин дутагдах нь ямар аюултай вэ?

Байгалийн инсулины үйлдвэрлэл дутагдалтай эсвэл хоол хүнснээс нүүрс ус их хэмжээгээр агуулагдах үед бодисын солилцооны тогтолцооны өвчин болох чихрийн шижин үүсэх урьдчилсан нөхцөл үүсдэг.

Дараах шинж тэмдгүүд нь бодисын солилцооны эмгэгийн эхний үе шатны онцлог шинж тэмдэг болдог.

Инсулины үйл ажиллагааны механизм, бие махбод дахь үйл явцын ерөнхий биохимийн талаар ойлголттой байх нь хоол тэжээлийн зөв хэв маягийг бий болгоход тусалдаг бөгөөд глюкозыг цэвэр хэлбэрээр, жишээлбэл, бага зэргийн өдөөгч эсвэл их хэмжээний тунгаар хэрэглэх замаар бие махбодид аюул учруулахгүй. хурдан нүүрс ус.

Инсулины өндөр концентраци яагаад аюултай вэ?

Хоол тэжээл нэмэгдэх, хоол хүнс дэх нүүрс усны агууламж нэмэгдэх, бие махбодийн хэт ачаалал, инсулины байгалийн үйлдвэрлэл нэмэгддэг. Инсулины эмийг спортод булчингийн өсөлтийг нэмэгдүүлэх, тэсвэр тэвчээрийг нэмэгдүүлэх, дасгал хөдөлгөөнийг тэсвэрлэх чадварыг нэмэгдүүлэх зорилгоор ашигладаг.

Дасгал хийхээ болих эсвэл дасгалын дэглэмийг сулруулах үед булчингууд хурдан суларч, өөх тос хуримтлагддаг. Гормоны тэнцвэр алдагдаж, энэ нь мөн чихрийн шижин өвчнийг үүсгэдэг.

2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчний үед бие махбод дахь инсулины үйлдвэрлэл бага хэвээр байна. хэвийн түвшин, харин эсүүд түүний нөлөөнд тэсвэртэй болдог. Хэвийн үр дүнд хүрэхийн тулд дааврын хэмжээг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх шаардлагатай. Эд эсийн эсэргүүцлийн үр дүнд дааврын дутагдалтай төстэй, гэхдээ хэт их үйлдвэрлэлтэй төстэй эмнэлзүйн ерөнхий дүр зураг ажиглагдаж байна.

Биохимийн процессын үүднээс авч үзвэл яагаад цусан дахь глюкозын түвшинг хэвийн хэмжээнд байлгах шаардлагатай вэ?

Синтезийн инсулин нь чихрийн шижин өвчний хүндрэлийн асуудлыг бүрэн шийдэж, глюкозыг хурдан арилгаж, бодисын солилцоог хэвийн болгох чадвартай юм шиг санагдаж байна. Үүний дагуу чихрийн хэмжээг хянах нь утгагүй юм. Гэхдээ энэ нь үнэн биш юм.

Гипергликеми нь инсулины оролцоогүйгээр глюкоз чөлөөтэй нэвтэрдэг эдэд нөлөөлдөг. Мэдрэлийн систем, цусны эргэлтийн систем, бөөр, харааны эрхтнүүд өвддөг. Глюкозын хэмжээ ихсэх нь эд эсийн уургийн үндсэн үйл ажиллагаанд нөлөөлж, гемоглобины өөрчлөлтөөс болж эсийн хүчилтөрөгчийн хангамж мууддаг.

Гликозиляци нь коллагены үйл ажиллагааг алдагдуулдаг - цусны судасны эмзэг байдал, эмзэг байдал нэмэгдэж, энэ нь атеросклерозын хөгжилд хүргэдэг. Гипергликемийн ердийн хүндрэлүүд нь нүдний болор хавдах, торлог бүрхэвч гэмтэх, катаракт үүсэх зэрэг болно. Бөөрний эд, хялгасан судаснууд мөн өртдөг. Хүндрэлийн аюулын улмаас чихрийн шижин өвчнийг эмчлэхдээ сахарын хэмжээг хэвийн хэмжээнд байлгахыг зөвлөж байна.

Инсулин бол хоёр пептидийн гинжээс бүрддэг уураг юм А(21 амин хүчил) ба IN(30 амин хүчил) нь дисульфидын гүүрээр холбогддог. Хүний боловсорч гүйцсэн инсулин нь нийт 51 амин хүчил агуулдаг ба молекул жин нь 5.7 кДа юм.

Синтез

Инсулин нь нойр булчирхайн β-эсүүдэд препроинсулин хэлбэрээр нийлэгждэг бөгөөд N төгсгөлд 23 амин хүчлээс бүрдэх төгсгөлийн дохионы дараалал байдаг бөгөөд энэ нь бүх молекулыг эндоплазмын хөндийд дамжуулагч болдог. торлог бүрхэвч. Энд терминалын дараалал нэн даруй тасарч, проинсулиныг Голги аппарат руу зөөвөрлөнө. Энэ үе шатанд проинсулины молекулыг агуулдаг А-гинж, B-гинжТэгээд С-пептид(Англи) холбох- холбогч). Голги аппаратад проинсулин нь дааврын "боловсорч гүйцэхэд" шаардлагатай ферментүүдийн хамт шүүрлийн мөхлөгт савлагддаг. Мөхлөгүүд плазмын мембран руу шилжих үед дисульфидын гүүр үүсч, холбогч С-пептид (31 амин хүчил) тайрч, бэлэн молекул үүсдэг. инсулин. Бэлэн мөхлөгт инсулин нь хоёр Zn 2+ ионы оролцоотойгоор үүссэн гексамер хэлбэрээр талст хэлбэртэй байдаг.

Синтез ба шүүрлийн зохицуулалт

Инсулины шүүрэл тасралтгүй явагддаг бөгөөд β эсээс ялгардаг инсулины 50 орчим хувь нь хоол хүнс болон бусад нөлөөллөөс хамааралгүй байдаг. Өдрийн туршид нойр булчирхай нь агуулагдах инсулины 1/5-ийг ялгаруулдаг.

Гол өдөөгчинсулины шүүрэл нь цусан дахь глюкозын концентраци 5.5 ммоль/л-ээс дээш нэмэгдэж, шүүрэл нь 17-28 ммоль/л-д дээд цэгтээ хүрдэг. Энэхүү өдөөлтийн нэг онцлог нь инсулины шүүрлийг хоёр үе шаттайгаар нэмэгдүүлэх явдал юм.

• эхний үе шат 5-10 минут үргэлжилдэг бөгөөд гормоны концентраци 10 дахин нэмэгдэж, дараа нь түүний хэмжээ буурдаг.
• хоёр дахь үе шатГипергликеми эхэлснээс хойш ойролцоогоор 15 минутын дараа эхэлж, бүх хугацаанд үргэлжилж, дааврын түвшин 15-25 дахин нэмэгддэг.

Цусан дахь глюкозын өндөр концентраци удаан байх тусам илүү их тооβ-эсүүд инсулины шүүрэлд оролцдог.

Синтезийн индукцинсулины үйлдвэрлэл нь глюкоз эсэд орж ирснээс эхлээд инсулины мРНХ-ийг орчуулах хүртэл явагддаг. Энэ нь инсулины генийн транскрипцийг нэмэгдүүлэх, инсулины мРНХ-ийн тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэх, инсулины мРНХ-ийн транскрипцийг нэмэгдүүлэх замаар зохицуулагддаг.

Шээсийг идэвхжүүлэхинсулин

1. Глюкоз нь β-эсүүдэд (GluT-1 ба GluT-2-ээр дамжин) орсны дараа гексокиназа IV-ээр фосфорждог (глюкокиназа, глюкозтой холбоо багатай),
2. Дараа нь глюкоз нь аэробикийн исэлдэлтэнд ордог ба глюкозын исэлдэлтийн хурд нь түүний хэмжээнээс шугаман хамааралтай байдаг.
3. Үүний үр дүнд ATP үүсдэг бөгөөд түүний хэмжээ нь цусан дахь глюкозын агууламжаас шууд хамаардаг.
4. ATP-ийн хуримтлал нь K + ионы сувгийг хаахыг өдөөдөг бөгөөд энэ нь мембраны деполяризаци,
5. Мембраны деполяризаци нь хүчдэлээс хамааралтай Ca 2+ сувгууд нээгдэж, эсэд Ca 2+ ионууд орох,
6. Орж ирж буй Ca 2+ ионууд нь фосфолипаза С-ийг идэвхжүүлж, кальци-фосфолипидын дохио дамжуулах механизмыг идэвхжүүлж, DAG болон инозитол трифосфат (IP 3) үүсгэдэг.
7. Цитозолд IF 3 гарч ирснээр эндоплазмын торлог бүрхэвчинд Ca 2+ суваг нээгдэж, цитозол дахь Ca 2+ ионуудын хуримтлал хурдасна.
8. Эс дэх Ca 2+ ионы концентраци огцом нэмэгдэх нь шүүрлийн мөхлөгүүд плазмын мембран руу шилжиж, түүнтэй нэгдэж, боловсорч гүйцсэн инсулины талстыг гадагшлуулах экзоцитоз,
9. Дараа нь талстууд задарч, Zn 2+ ионууд салж, идэвхтэй инсулины молекулууд цусны урсгал руу ордог.

Глюкозын оролцоотойгоор инсулины синтезийн эсийн доторх зохицуулалтын схем

Тодорхойлсон тэргүүлэх механизмыг бусад олон хүчин зүйлийн нөлөөн дор нэг чиглэлд эсвэл өөр чиглэлд тохируулж болно амин хүчил, өөхний хүчил, гормонХодоод гэдэсний зам болон бусад даавар, мэдрэлийн зохицуулалт.

Амин хүчлүүдээс гормоны шүүрэл хамгийн ихээр нөлөөлдөг лизинТэгээд аргинин. Гэхдээ тэд өөрсдөө шүүрлийг өдөөдөггүй, тэдний нөлөө нь гипергликеми байгаа эсэхээс хамаарна, жишээлбэл. Амин хүчил нь зөвхөн глюкозын нөлөөг сайжруулдаг.

Чөлөөт тосны хүчилЭдгээр нь инсулины шүүрлийг өдөөдөг хүчин зүйлүүд боловч зөвхөн глюкоз байгаа тохиолдолд л байдаг. Гипогликемийн үед инсулины генийн илрэлийг дарангуйлдаг эсрэг нөлөөтэй байдаг.

Гормоны нөлөөнд инсулины шүүрлийн эерэг мэдрэмж нь логик юм ходоод гэдэсний зам – инкретин(энтероглюкагон ба глюкозоос хамааралтай инсулинотроп полипептид), холецистокинин, нууц, гастрин, ходоодны дарангуйлагч полипептид.

Эмнэлзүйн хувьд чухал бөгөөд зарим талаараа аюултай нь удаан хугацаагаар өртөх үед инсулины шүүрэл нэмэгдэх явдал юм өсөлтийн даавар, ACTHТэгээд глюкокортикоидууд, эстроген, прогестинууд. Энэ нь β-эсийн хомсдол, инсулины нийлэгжилт буурах, инсулинаас хамааралтай чихрийн шижин үүсэх эрсдлийг нэмэгдүүлдэг. Эдгээр дааврыг эмчилгээнд хэрэглэх эсвэл тэдгээрийн гиперфункцтэй холбоотой эмгэгийн үед үүнийг ажиглаж болно.

Нойр булчирхайн β эсийн мэдрэлийн зохицуулалт орно адренергикТэгээд холинергизохицуулалт. Аливаа стресс (сэтгэл санааны болон/эсвэл бие махбодийн стресс, гипокси, гипотерми, гэмтэл, түлэгдэлт) нь симпатик мэдрэлийн системийн үйл ажиллагааг нэмэгдүүлж, α 2 -адренерг рецепторыг идэвхжүүлснээр инсулины шүүрлийг дарангуйлдаг. Нөгөө талаас, β 2 -адренерг рецепторыг өдөөх нь шүүрлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.

Мөн инсулины шүүрэл нэмэгддэг n.vagus , эргээд цусан дахь глюкозын концентрацид мэдрэмтгий байдаг гипоталамусын хяналтанд байдаг.

Зорилтот

Инсулин рецепторууд нь мэдрэлийн эсээс бусад биеийн бараг бүх эсүүдэд байдаг боловч янз бүрийн хэмжээгээр байдаг. Мэдрэлийн эсүүдэд инсулины рецептор байдаггүй, учир нь... Сүүлийнх нь зүгээр л цус-тархины саадыг нэвтэрдэггүй.

Рецепторын хамгийн их концентраци нь гепатоцит (нэг эсэд 100-200 мянга), өөх эс (нэг эсэд 50 мянга орчим), эсийн мембран дээр ажиглагддаг. араг ясны булчин 10 мянга орчим рецептортой, цусны улаан эсүүд нэг эсэд ердөө 40 рецептортой байдаг.

Үйлдлийн механизм

Инсулин рецептортой холбогдонгуут ​​идэвхждэг ферментийн домэйнрецептор. Түүнээс хойш тирозин киназаүйл ажиллагаа, энэ нь эсийн доторх уураг - инсулин рецепторын субстратыг фосфоржуулдаг. Цаашдын хөгжлийг MAP киназын зам ба фосфатидилинозитол 3-киназын үйл ажиллагааны механизм гэсэн хоёр чиглэлээр тодорхойлдог.

Идэвхжүүлсэн үед фосфатидилинозитол 3-киназамеханизмын үр дүн хурдан нөлөө– GluT-4-ийг идэвхжүүлж, эсэд глюкоз орох, "бодисын солилцооны" ферментүүдийн үйл ажиллагааны өөрчлөлт - TAG липаза, гликоген синтаза, гликоген фосфорилаза, гликоген фосфорилаза киназа, ацетил-SCoA карбоксилаза болон бусад.

Хэрэгжүүлэх үед MAP киназамеханизм (Англи) митоген идэвхжүүлсэн уураг) зохицуулагддаг удаан нөлөө- эсийн тархалт, ялгарал, апоптоз ба апоптозын эсрэг үйл явц.

Инсулины үйл ажиллагааны хоёр механизм

Инсулины нөлөөний хурд

Инсулины биологийн нөлөөг хөгжлийн хурдаар хуваадаг.

Маш хурдан эффектүүд (секунд)

Эдгээр нөлөө нь өөрчлөлттэй холбоотой байдаг трансмембран дамжуулалт:

1. Na + /K + -ATPase идэвхжиж, Na + ионууд ялгарч, K + ионууд эсэд ороход хүргэдэг. гиперполяризациинсулинд мэдрэмтгий эсийн мембранууд (гепатоцитуудаас бусад).

2. Олон эсийн цитоплазмын мембран дээрх Na + /H + солилцуур идэвхжиж, Na + ионыг сольж эсээс H + ион ялгардаг. Энэ нөлөө нь 2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчний артерийн гипертензийн эмгэг жаманд чухал ач холбогдолтой юм.

3. Са 2+ -ATPase мембраныг дарангуйлснаар эсийн цитозолд Ca 2+ ионууд үлдэх болно.

4. Глюкоз зөөвөрлөгч GluT-4 нь миоцит, өөх тосны эсийн мембран дээр ялгарч, эсэд глюкозын тээвэрлэлтийн хэмжээ 20-50 дахин нэмэгдэнэ.

Түргэн эффект (минут)

Түргэн эффектүүд нь хурдыг өөрчлөх зэрэг орно фосфоржилтТэгээд фосфоржилтбодисын солилцооны фермент ба зохицуулалтын уураг.

Элэг

• тоормослохадреналин ба глюкагон (фосфодиэстераза) -ийн нөлөө;
• хурдатгал гликогеногенез(гликоген синтаза),
• идэвхжүүлэлт гликолиз
• пируватыг хувиргах ацетил-SCoA(PVC дегидрогеназа),
• олз өөх тосны хүчлийн синтез(ацетил-СКоА карбоксилаза),
• үүсэх VLDL,
• сурталчилгаа холестерины синтез(HMG-SCoA редуктаза),

Булчингууд

• тоормослохадреналины нөлөө (фосфодиэстераза),
• GluT-4),
• өдөөлт гликогеногенез(гликоген синтаза),
• идэвхжүүлэлт гликолиз(фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
• пируватыг хувиргах ацетил-SCoA(PVC дегидрогеназа),
• төвийг сахисан тээвэрлэлтийг сайжруулдаг амин хүчлүүдбулчинд
• өдөөдөг нэвтрүүлэг(рибосомын уургийн нийлэгжилт).

Өөх тосны эд

• глюкозыг эсэд шилжүүлэхийг өдөөдөг (идэвхжүүлэх Цочмог-4),
• эдэд өөх тосны хүчлийн хадгалалтыг идэвхжүүлдэг ( липопротеины липаза),
• идэвхжүүлэлт гликолиз(фосфофруктокиназа, пируваткиназа),
• олз өөх тосны хүчлийн синтез(ацетил-SCoA карбоксилазын идэвхжил),
• боломжийг бүрдүүлэх оймс TAG(даавар мэдрэмтгий липазаг идэвхгүй болгох).

Удаан нөлөө (минутаас хэдэн цаг хүртэл)

Удаан нөлөө нь бодисын солилцоо, эсийн өсөлт, хуваагдлыг хариуцдаг уургийн генийн транскрипцийн хурдыг өөрчлөхөөс бүрддэг, жишээлбэл:

1. Индукцэлэг дэх ферментийн синтез

• глюкокиназа ба пируваткиназа (гликолиз),
• ATP цитрат лиаза, ацетил SCoA карбоксилаза, өөх тосны хүчлийн синтаза, цитозол малатдегидрогеназа ( өөх тосны хүчлийн синтез),
• глюкоз-6-фосфатдегидрогеназа ( пентоз фосфатын зам),

2. Индукц adipocytes дахь глицеральдегид фосфатдегидрогеназа ба өөх тосны хүчлийн синтазын нийлэгжилт.

3. ХэлмэгдүүлэлтмРНХ-ийн синтез, жишээлбэл, PEP карбоксикиназа (глюконеогенез).

4. Процессоор хангадаг нэвтрүүлэг, рибосомын уургийн S6-ийн серин фосфоржилтыг нэмэгдүүлэх.

Маш удаан нөлөө (цагаас хэдэн өдөр)

Митогенез ба эсийн нөхөн үржихүйд маш удаан нөлөө үзүүлдэг. Жишээлбэл, эдгээр нөлөөллүүд орно

1. Өсөлтийн даавараас хамааралтай элэгний соматомедины нийлэгжилт нэмэгддэг.

2. Соматомединтэй харилцан үйлчлэлцэж, эсийн өсөлт, тархалтыг нэмэгдүүлнэ.

3. Эсийн G1 үе шатаас эсийн мөчлөгийн S үе рүү шилжих.

Энэ нь өөхний эсэд инсулины эсэргүүцэл (2-р хэлбэрийн чихрийн шижин өвчний үед) байгаа "парадокс" болон гипергликемийн нөлөөн дор өөх тосны эд эсийн масс нэмэгдэж, липидийн хадгалалт зэрэг "парадоксын" тайлбарладаг удаан нөлөөний бүлэг юм. болон инсулин.

Инсулины идэвхгүй байдал

Цусны эргэлтээс инсулиныг зайлуулах нь рецептортой холбогдож, гормон-рецепторын цогцолборыг дотооддоо (эндоцитоз) оруулсны дараа тохиолддог. элэгТэгээд булчингууд. Шингээсний дараа цогцолборыг устгаж, уургийн молекулууд нь чөлөөт амин хүчлүүд болж задалдаг. Нойр булчирхайгаас урсаж буй цусны эхний дамжих үед элэг нь инсулины 50 хүртэлх хувийг барьж, устгадаг. IN бөөрИнсулиныг анхдагч шээсэнд шүүж, проксимал хоолойд дахин шингэсний дараа устгадаг.

Эмгэг судлал

Гипофункц

Инсулин хамааралтай ба инсулинаас хамааралгүй чихрийн шижин. Эдгээр эмгэгийг оношлохын тулд клиник нь стресс тест, инсулин ба С-пептидийн концентрацийг тодорхойлох аргыг идэвхтэй ашигладаг.

Инсулин бол хамгийн алдартай
20-р зууны молекул

Химийн түүхэнд бие даасан уулчдын бүлгүүд нэгэн зэрэг өөр өөр замаар авирах гэж оролдож буй давж гаршгүй оргилд хийсэн дайралтыг санагдуулам үйл явдлууд гарч ирсэн. Энэ бүхэн өрсөлдөөний уур амьсгал дагалддаг - хэн хамгийн түрүүнд оргилд гарах вэ?

Дараа нь бид инсулины нийлэгжилтийн тухай ярих болно - химийн шинжлэх ухаанд мэдэгдэхүйц амжилт болсон үйл явдал. Уулчид оргилд гарахын өмнө бааз, завсрын болон дайралтын баазуудыг байгуулдаг шиг инсулины нийлэгжилтийг оргилд гарахаар очсон хүмүүс биш, харин өмнөх судлаачдын нягт нямбай ажлын үр дүнд сайн бэлтгэсэн байдаг. Анхны гүүрэн гарцыг бий болгох нь дараагийн дайралтаас дутуугүй сэтгэгдэл төрүүлсэн гэж бид итгэлтэйгээр хэлж чадна. Инсулиныг 20-р зууны хамгийн алдартай молекул гэж нэрлэж болно; Долоон (!) Нобелийн шагналтны нэрс энэ нэгдлийн судалгаатай холбоотой.

Амь аврах уураг

20-р зууны дунд үед. инсулин бол хамгийн эрчимтэй судлагдсан бодисуудын нэг юм. Учир нь хамгийн ноцтой өвчний нэг болох чихрийн шижин өвчний гарал үүслийг тайлбарлах боломжтой байсан юм. Энэ өвчин нь биед гормон* инсулин хангалтгүй үед үүсдэг. Инсулин нь эсэд глюкоз (элсэн чихэр) орох процессыг идэвхжүүлж, глюкозыг шингээх боломжийг олгодог эсийн доторх механизмыг идэвхжүүлдэг.

Инсулины дутагдалтай үед глюкозыг эсүүд хэрэглэдэггүй бөгөөд цусанд хуримтлагдаж, бөөрөөр дамжин шээс рүү урсаж эхэлдэг. Түвшин нэмэгдсэнЦусан дахь глюкоз, шээсээр ялгарах нь жин хасах, хэт их шээх, байнгын хэт цангах, өлсгөлөнг мэдрэхэд хүргэдэг. Бие махбодь нь шээсэнд глюкоз хэлбэрээр алддаг илчлэгийн алдагдлыг нөхөхийг оролдож, өөх тосны нөөц, эд эсийн уураг (ихэвчлэн булчин) ашиглаж эхэлдэг. Ядаргаа, нойрмоглох, дотор муухайрах, бодисын солилцооны үйл явц эвдрэх, энэ нь чихрийн шижингийн команд хүргэж, эмчлэхгүй бол үхэлд хүргэдэг.

Чихрийн шижин нь бүх улс орны хүн ам, бүх үндэстний төлөөлөгчдөд тохиолддог. Хамгийн эрт тодорхойлолтЭнэ өвчин 3000 орчим жилийн өмнө эртний Энэтхэгт үүссэн. Өвчний нарийвчилсан шинж тэмдгүүд (хэт их шээх, хэт их цангах, турах) 1-р зуунд дүрслэгдсэн байдаг. МЭ Энэ өвчин нэрээ Грекээс авсан чихрийн шижин, энэ нь "Би гоожиж, дамжин өнгөрдөг" гэсэн утгатай (хэт их шээс ялгарах тухай).

Энэ өвчний системчилсэн судалгаа олон зууны турш үргэлжилсэн. 17-р зуунд Английн эмч Т.Уиллис ийм шинж тэмдэгтэй өвчтөнүүдийн шээс нь чихэрлэг амттай байдаг (зөвхөн жинхэнэ эрдэмтэн л ийм дүн шинжилгээ хийх боломжтой) анхаарал хандуулсан. Францын физиологич Клод Бернард (1813-1878) нойр булчирхайг нь салгасан нохойг ажигласны дараа зураг илүү тодорхой болж эхэлсэн. Түүний туршилтыг 1889 онд Германы физиологич Жозеф фон Мехринг, Оскар Минковски нар үргэлжлүүлжээ. Тэд нохойны нойр булчирхайг мэс заслын аргаар зайлуулж, дараа нь цусан дахь глюкозын агууламж огцом нэмэгдэж, шээсэнд харагдах байдал болон чихрийн шижингийн бусад шинж тэмдгүүд ажиглагдсан. Ийнхүү тэд нойр булчирхай болон чихрийн шижин өвчний хоорондын холбоог туршилтаар нотолсон байна.

Зарим физиологичид нойр булчирхай нь бие махбодид глюкозын шингээлтийг дэмждэг бодис үүсгэдэг гэж үздэг. 1916 онд Германы физиологич Шарпи-Шафер энэхүү таамагласан бодисыг инсулин (Латин хэлнээс) гэж нэрлэжээ. инсула- арал, учир нь энэ цэг дэх нойр булчирхайн эсийн бүлгүүдийг Лангерхансын арлууд гэж нэрлэдэг байсан. Дараа нь энэ нь зөвхөн таамаглал байсан бөгөөд хожим нь бүрэн батлагдсан.

1922 оны 1-р сарын 11-нд (дэлхийн анагаах ухааны түүхэн дэх чухал баримт) анхны өвчтөн болох чихрийн шижингийн хүнд хэлбэрийн өвчнөөр өвчилсөн өсвөр насныханд илүү цэвэр, идэвхтэй инсулин бэлдмэлийг хэрэглэв. Хүлээн авсны дараа эерэг нөлөөҮүнтэй төстэй туршилтыг өөр хэд хэдэн өвчтөнд хийсэн. Анагаах ухаанд шинэ чиглэл гарч ирэв - гормоны эмчилгээ.

1923 онд Маклеод, Бантинг нар "инсулины нээлтийн төлөө" физиологи, анагаах ухааны салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. Бестийг шагналтнуудын жагсаалтад оруулаагүй бөгөөд Бантинг түүнд хүлээн авсан мөнгөнийхөө талыг өгсөн (жинхэнэ эрдэмтэнд зохистой дохио).

1926 онд инсулины цуврал үйлдвэрлэл бий болсон. Өмнө нь үхэлд хүргэсэн олон мянган чихрийн шижин өвчтэй хүмүүс эм тогтмол ууснаар аварч, харьцангуй хэвийн амьдралаар амьдрах боломжтой болсон.

Анагаах ухаанаас хими хүртэл

Физиологич Маклеод, Бантинг нар амьтдын нойр булчирхайн хандыг өвчтөнүүдийг эмчлэхэд ашигласан. Гэсэн хэдий ч химич нар энэ эсвэл тэр нэгдэл яг хэрхэн бүтэцтэй болохыг үргэлж сонирхож ирсэн. Кристал хэлбэрийн инсулиныг анх 1926 онд Ж.Абел гаргаж авсан. Түүний ажлын ачаар эмийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийг бий болгох боломжтой болсон. Абел мөн инсулины найрлагыг тодорхойлсон бөгөөд энэ бодис нь уургийн молекул болох нь тодорхой болсон. Энэ мөчөөс эхлэн инсулины судалгаа нь анагаах ухаанаас химийн салбар руу, илүү нарийвчлалтай биохимичдийн гарт шилждэг.

Ф.Сэнгер (1918 онд төрсөн)

Дээр дурдсан бүх бүтээлүүд нь маш олон судлаачдын анхаарлыг татсан молекул хэрхэн ажилладагийг олж мэдэх шийдвэрлэх үе шатыг бэлтгэсэн юм. Америкийн биохимич Фредерик Сэнгер энэ асуудлыг шийдэж чадсан. Эхэндээ тэрээр уургийн молекул дахь төгсгөлийн амин бүлгүүдийг шүлтлэг орчинд динитрофторбензолоор эмчлэх замаар тодорхойлох аргыг боловсруулсан (хожим энэ арга нь сонгодог болсон). Дараа нь тэрээр инсулины молекулыг бүхэлд нь салгаж, хамгийн их аргыг ашиглан үүссэн амин хүчлүүдийн найрлагыг тодорхойлсон. орчин үеийн аргууд– электрофорез, А. Тиселиус (Нобелийн шагнал, 1948), хроматографи, А. Мартин, Р. Сингх (Нобелийн шагналт, 1952) нар сайжруулсан. Гэсэн хэдий ч уургийн молекулыг аль амин хүчлээс бүрдүүлдэг болохыг тогтоох нь зөвхөн тулааны тал хувь нь бөгөөд энэ нь тийм ч төвөгтэй биш юм. Хамгийн гол нь хэлхээн дэх тэдгээрийн дарааллыг олж мэдэх явдал юм.

Сэнгер тусгайлан сонгосон ферментүүдийн (биологийн катализатор) тусламжтайгаар уургийн гинжийг урьдчилан тодорхойлсон хэсэгт жижиг хэсгүүдэд хувааж, дараа нь тэдгээрийн найрлагыг харьцуулсан төлөвлөгөө боловсруулжээ. Энэхүү бүтээл нь логик болон туршилтын ур чадварын өө сэвгүй хослол байсан бөгөөд 1958 онд эрдэмтэн "уургийн бүтэц, ялангуяа инсулины талаархи бүтээлийнхээ төлөө" Нобелийн шагнал хүртжээ. Сангер өөрийн арга барилаа төгс төгөлдөрт хүргэсэн бөгөөд цаг хугацаа өнгөрөх тусам техник нь болов ерөнхий зарчимуургийн бүтцийг судлах.

Винсент Ду Вигно (1901–1978)

Сангер үүнтэй төстэй зүйлийг ашиглаж байгааг бид тэмдэглэж байна логик бүтэц, гэхдээ ашигласан техник, урвалжийг бага зэрэг өөрчилснөөр тэрээр алдарт ДНХ-ийн давхар мушгиа бүтэц дэх хэсгүүдийн дарааллыг тогтоож чадсан. 1980 онд эдгээр судалгааныхаа төлөө Сэнгер (В.Гилберт, П.Берг нартай хамт) "нуклейн хүчлийн суурийн дарааллыг тодорхойлоход оруулсан хувь нэмрийг нь үнэлэн" өөр нэг Нобелийн шагнал хүртжээ. Тиймээс Сангер хоёр удаа цорын ганц юм Нобелийн шагналтанхимийн чиглэлээр. Эдгээр ДНХ-ийн судалгаанууд яваандаа инсулины химийн салбарт шинэ хуудас нээнэ гэж хэн ч төсөөлөөгүй ч энэ тухай бага зэрэг дараа хэлэлцэх болно.

Дороти Крофут-Ходжкин (1910–1994)

Хэдэн жилийн турш инсулин судалж байсан Америкийн биохимич Винсент Ду Винно Сэнгерийн ажлын талаар олж мэдээд түүний техникийг ашиглан өөр хоёр дааврын (вазопрессин ба окситоцин) бүтцийг тайлахаар шийджээ. Гэсэн хэдий ч тэрээр зөвхөн бүтцийг бий болгоод зогсохгүй эдгээр дааврын молекулуудыг нэгтгэсэн. Үнэн хэрэгтээ тэрээр байгалийн полипептидүүдийг нэгтгэсэн анхны хүн юм. Эрдэмтний энэ ажил 1955 онд Нобелийн шагнал хүртжээ. тэр шагналыг Сангерээс гурван жилийн өмнө авсан бөгөөд түүний санаа нь түүнд ийм гайхалтай үр дүнд хүрэхэд тусалсан юм. Ду Вигногийн ажил үнэндээ инсулины нийлэгжих замыг нээсэн.

Үүний зэрэгцээ инсулины судалгаа үргэлжилсээр байв. Инсулины эмийн шинж чанарыг судлахад түүний Zn-инсулин гэж нэрлэгддэг хэд хэдэн молекулаас бүрдэх цайрын цогцолбор нь удаан хугацааны эмчилгээний үр нөлөөтэй болохыг тогтоожээ. Энэхүү цогцолборын бүтэц нь маш нарийн төвөгтэй болсон (энэ нь бараг 800 атом агуулдаг) тул физик-химийн шинжилгээний аргыг ашигласан. 1972 онд Английн биофизикч Дороти Крофут-Ходжкин (1964 онд рентген туяа ашиглан биологийн идэвхт бодисын бүтцийг тодорхойлсон Нобелийн шагналын эзэн) энэхүү ер бусын нарийн төвөгтэй цогцолборын гурван хэмжээст бүтцийг тогтоожээ.

Биохимичдийн хялбаршуулсан хэл

Инсулины молекулын бүтцийг авч үзэхээсээ өмнө биохимичид уургийн молекулыг хэрхэн дүрсэлдэгтэй танилцъя.

Бүх уураг нь полимер бөгөөд тэдгээрийн гинж нь амин хүчлийн хэсгүүдээс бүрддэг. Амин хүчил нь NH 2 амин бүлэг ба COOH карбоксил бүлэг агуулсан органик нэгдлүүд юм. Амин бүлэг ба карбоксил бүлгийн хооронд зөвхөн нэг нүүрстөрөгчийн атомтай амин хүчлүүд л уураг үүсэхэд оролцдог. Ерөнхийдөө тэдгээрийг H 2 N–CH(R)–COOH томъёогоор илэрхийлж болно. Нүүрстөрөгчийн атомд холбогдсон R бүлэг (амин ба карбоксил бүлгийн хоорондох бүлэг) нь уураг үүсгэдэг амин хүчлүүдийн хоорондын ялгааг тодорхойлдог. Энэ бүлэг нь зөвхөн нүүрстөрөгч ба устөрөгчийн атомуудаас бүрдэх боломжтой боловч ихэвчлэн C ба H-ээс гадна янз бүрийн функциональ бүлгүүдийг агуулдаг. Одоо байгаа бүх төрлийн амин хүчлүүдээс (онолын хувьд боломжит амин хүчлүүдийн тоо хязгааргүй байдаг) зөвхөн "үндсэн" амин хүчлүүд гэж нэрлэгддэг хорин нь уураг үүсэхэд оролцдог. Инсулин үйлдвэрлэхийн тулд байгаль нь 16 амин хүчлийг (зөвшөөрөгдсөн хорин хүчнээс) ашигласан (Хүснэгт 1).

Хүснэгт 1

Амин хүчил нь инсулин үүсгэхэд оролцдог

Нэр	Бүтэц	Зориулалт*
Глицин		Гли
Аланин		Ала
Валин		Босоо ам
лейцин		Лэй
Изолейцин		Илэ
Сэрин		Сэр
Цистеин		Cis
Лизин		Лиз
Аргинин		Арг
Аспарагин		Asn
Глютамины хүчил		Цавуу
Глутамин		Gln
Фениаланин		Үс хатаагч
Тирозин		Буудлагын талбай
Гистидин		Гис
Пролин		тухай

* Олон улсын практикт жагсаалтад орсон амин хүчлүүдийн товчилсон тэмдэглэгээг Латин гурван үсэг бүхий товчлолоор хүлээн зөвшөөрдөг, жишээлбэл, глицин - Гли, аланин - Ала гэх мэт.

Уургийн молекуламин хүчлүүдийн дараалсан холболтын үр дүнд үүсдэг бол нэг хүчлийн карбоксил бүлэг нь хөрш молекулын амин бүлэгтэй харилцан үйлчилж, улмаар пептидийн холбоо –CO–NH– үүсч, усны молекул ялгардаг. . Диаграм 1-д
(хуудсыг үзнэ үү. 6) аланин, валин, глицины дараалсан хослолыг харуулж байна.

Схем 1

Схем 1-д үзүүлсэн өөрчлөлтүүдээс үзэхэд ямар ч тооны амин хүчлүүдийн хувьд үүссэн гинжин хэлхээний нэг төгсгөлд амин бүлэг, нөгөө талд нь карбоксил бүлэг байх нь гарцаагүй. Холбогдсон амин хүчлүүдийн хэсгүүдийг (буржгар хаалтанд) хүснэгтэд заасан товчилсон үсгийн хослолоор тэмдэглэв. 1. Тиймээс оронд нь бүтцийн томъёоБид үүссэн трипептидийн товчлолыг ашиглаж болно: ala-val-gly. Байгалийн хэрэглэдэг амин хүчлүүдийн тоо ердөө хорь байдаг тул ийм товчлол нь аливаа уургийн томьёог нягт бичих боломжийг олгодог бөгөөд тодорхой бус байдал үүсэхгүй.

Сэнгерийн тогтоосон инсулины молекул нь 51 амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрддэг (энэ нь хамгийн богино гинжин уургийн нэг юм) бөгөөд хоорондоо холбогдсон тэгш бус урттай хоёр зэрэгцээ гинжээс бүрдэнэ. Схем 2 нь инсулины молекул дахь амин хүчлүүдийн дарааллыг харуулав: А гинж нь 21 амин хүчлийн үлдэгдэл, В гинж нь 30 амин хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг.

Схем 2

Молекулд агуулагдах цистеины амин хүчлийн үлдэгдэл (товчилсон Cys) нь молекулын хоёр полимер гинжийг холбосон дисульфидын гүүрийг S-S- үүсгэдэг бөгөөд үүнээс гадна А гинжний дотор гүүр үүсгэдэг. Уургийн молекулын ийм авсаархан дүрс бүхий тэмдэгтүүд химийн элементүүдзөвхөн дисульфидын гүүр болон төгсгөлийн бүлгийг (NH 2 ба COOH) зааж өгөхөд ашигладаг.

Схем 3

Биохимичид уургийн молекулуудыг дүрслэх авсаархан, бичихэд маш хялбар аргыг сонгосон гэдэгтэй санал нэг байна.

Буулгахаас эхлээд угсрах хүртэл

Молекулын бүтэц нэгэнт тогтоогдсон бол түүнийг дахин нэгтгэх нь тийм ч хэцүү биш юм шиг санагддаг.

Уургийн молекулыг угсрах гол бэрхшээл нь шаардлагатай амин хүчлийг нарийн тодорхой дарааллаар нэгтгэх явдал юм. Амин хүчил нь зөвхөн өөр нэг амин хүчилтэй төдийгүй өөртэйгөө харилцан үйлчлэлцэх боломжтой бөгөөд үр дүнд нь амьд организмын нийлэгжүүлдэг зүйлтэй ямар ч холбоогүй молекул гарч болзошгүйг анхаарах хэрэгтэй.

Инсулины нийлэгжилтийн асуудлыг шийдэх үед хэд хэдэн тохиромжтой аргыг боловсруулсан байв. Өсөн нэмэгдэж буй гинжин хэлхээнд холбохоор төлөвлөж байсан амин хүчил нь өөртэйгөө урвалд орохгүй байхын тулд түүний реактив төгсгөлүүдийг (NH 2 амин бүлэг ба карбоксил бүлэг COOH) тусгай аргаар хаасан: карбоксил бүлэгт шилжүүлсэн. П-нитрофенил эфир, амин бүлэгт карбоксибензилийн бүлгийг нэмсэн. Ийм хаагдсан молекул нь 4-р схемийн дагуу өсөн нэмэгдэж буй гинжин хэлхээний төгсгөлд байрлах амин бүлэгтэй урвалд орсон. см. в. 8).

Схем 4

Үүний үр дүнд өсөн нэмэгдэж буй гинжийг нэг пептидийн нэгжээр сунгасан. Гэсэн хэдий ч блоклох карбоксибензилийн бүлэг одоо гинжин хэлхээний төгсгөлд байрладаг. "Амин сүүл"-ийг реактив болгохын тулд өөрөөр хэлбэл хувиргана идэвхтэй хэлбэр, 5-р схемийн дагуу устөрөгчийн бромид ба цууны хүчлээр эмчилсэн. см. в. 8).

Схем 5

Үүний үр дүнд гинжин хэлхээний төгсгөлд байрлах амин бүлэг (HBr-тай аммонийн давс хэлбэрээр үзүүлэв) дараагийн амин хүчилтэй (байгалийн хэрэг, мөн блоклох бүлгүүдийг агуулсан) урвалд ороход бэлэн болсон. Үүний зэрэгцээ полипептидийн гинжийг угсрах бусад аргуудыг боловсруулсан.

Оргил дээр халдлага

1962 онд гурван бүлэг судлаачид инсулины бүрэн нийлэгжилтийг бараг нэгэн зэрэг эхлүүлсэн: Питтсбург (АНУ) дахь П.Кацояннисийн бүлэг, Аахен дахь Г.Зан (Герман), түүнчлэн Хятадын химичүүдийн бүлэг (Шанхай) болон Бээжин). Гурван бүлэг бүгд ижил төстэй стратеги баримталсан: угсармал хэсгүүдээс тусдаа богино ба урт гинжийг угсарч, дараа нь хоёр гинжийг дисульфидын гүүрээр холбосон.

Гурван бүлэг судлаачид хоёр ижил блокоос богино А гинжийг угсарчээ.

1-р блок: gly-ile-val-glu-gln-cis-cis-tyr-ser;

2-р блок: ile-cis-ser-ley-tir-gln-lay-glu-asn-tir-cis-asn.

Урт В-гинжийг дөрвөн полипептидийн блокоос угсарсан боловч янз бүрийн бүлгийн эрдэмтдийн дунд эдгээр блокуудын урт нь бага зэрэг ялгаатай байв (Хүснэгт 2).

хүснэгт 2

Инсулин В гинжийг угсрах полипептидийн блокууд

Судалгаа ТВ бүлэг	1-р блок	2-р блок	3-р блок	4-р блок
Аахен	Fen-val-asn-gln- gis-lei-cis-gly	Сер-гис-лай- вал-глу-ала	Лэй-тир-лай- val-cis-glu	Глу-арг-глю-фен-фен- буудлагын талбай-pro-liz-буудлагын талбай
Питтсбург	Fen-val-asn-gln- gis-leu-cis-gly-ser	Гис-лей-вал-глу	Ала-лей-тир-лай- val-cis-glu	Глу-арг-глю-фен-фен- буудлагын талбай-pro-liz-буудлагын талбай
Бээжин- Шанхай	Fen-val-asn-gln- gis-lei-cis-gly	Сер-гис-лей-вал- глу-ала-лай-тир	Ley-val-cis-glu	Глу-арг-глю-фен-фен- буудлагын талбай-pro-liz-буудлагын талбай

Судалгааны бүлэг бүрийн ашигладаг блок холболтын арга, завсрын хамгаалалтын аргууд ижил биш байсан тул ялгаа бий болсон. Мэдээжийн хэрэг, эцсийн шатанд бүх бүлгүүд ижил гинжтэй болсон. Эхний блокуудыг бүтээхэд ойролцоогоор нэг жил зарцуулсан. Өрсөлдөөнт уур амьсгалд нөлөөлсөн Аахен групп ажлаа эрчимжүүлж, 1963 оны 12-р сард инсулины амжилттай нийлэгжсэн тухай мэдээлэв. Энэ бүлэг 1964 оны 3-р сард амжилттай үр дүнг мэдээлсэн Питтсбургийн химичдээс аварга шалгаруулах тэмцээнийг шууд утгаараа булаан авсан. Цэвэр бүтээгдэхүүний эцсийн гарц нь 0.02-0.07% хооронд хэлбэлзэж байв. Хятадын химичүүд арай өндөр (1.2-2.5%) ургац авсан; Мэдээжийн хэрэг, ийм аргыг ашиглан инсулин үйлдвэрлэх нь эргэлзээгүй байсан.

П.Кацояннисийн Питтсбургийн бүлэг (тэр баруун талаас хоёр дахь)

Инсулины синтез нь сонгодог синтетик пептидийн химийн хувьд итгэл үнэмшилтэй ялалт байв. Бүтээгдэхүүний гарц бага байсан ч химичүүдийн сэтгэхүйг өөрчлөх, том молекулуудыг нэгтгэх шинэ зарчмуудыг боловсруулах, синтезийн стратеги боловсруулах, оновчтой аргуудыг сонгох боломжтой болсон гайхалтай ажил хийгдсэн гэдгийг бүгд хүлээн зөвшөөрсөн. Энэ бүхэн нь органик химийн ерөнхий түвшинг эрс нэмэгдүүлсэн. Гэсэн хэдий ч жинхэнэ ялалт байсангүй, учир нь эдгээр ажлыг амжилттай дуусгахтай зэрэгцэн уургийн молекулуудыг нэгтгэх үндсээрээ өөр, илүү дэвшилтэт арга гарч ирэв.

Хамгийн гол нь сүүлийг нь бэхлэх явдал юм

Рокфеллерийн их сургуулийн (Нью-Йорк) профессор Роберт Меррифелд уургийн химийн чиглэлээр ажиллаж байхдаа анхны амин хүчлийг нэг үзүүрээр нь уусдаггүй гадаргууд (зөөгч) бэхлэх боломжтой гэсэн анхны санааг гаргаж ирэв. Дараа нь дараагийн амин хүчлийг нөгөө үзүүрт нь хавсаргасан байх ёстой бөгөөд ингэснээр алхам бүрийн дараа хүсээгүй дайвар бүтээгдэхүүн болон урвалд ороогүй завсрын бодисыг урвалын савнаас угааж, тулгуурт наалдсан өсөн нэмэгдэж буй полипептидийг ямар ч нөлөөгүй үлдээх хэрэгтэй. Өсөн нэмэгдэж буй полипептидийн молекулууд нь зөөвөрлөгчийн хатуу гадаргуугаас "сүүлээр" түдгэлзэх бөгөөд синтезийн процесс дууссаны дараа эцсийн полипептидийг тээвэрлэгчээс салгаж болно.

Меррифелд энэ санаагаа хэрэгжүүлж чадсан. Эхний амин хүчлийг уусдаггүй полимер гель (хөндлөн холбосон полистирол) дээр холбосон хлорметилийн бүлгүүд CH 2 Cl, амин хүчлийн COOH бүлгүүдтэй урвалд орох чадвартай. Урвалд авсан амин хүчлийг өөртэйгөө харилцан үйлчилж, субстраттай амин бүлэгтэй нэгдэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд эхлээд энэ хүчлийн NH 2 бүлгийг их хэмжээний орлуулагчаар блоклодог - [(C 4 H 9) 3 ] 3 OS ( O) бүлэг. Амин хүчил нь полимер тулгуурт наалдсаны дараа блоклох бүлгийг зайлуулж, өмнө нь блоклогдсон NH 2 бүлэгтэй өөр нэг амин хүчлийг урвалын холимогт оруулна. Ийм системд зөвхөн эхний амин хүчлийн NH 2 бүлэг ба хоёр дахь амин хүчлийн COOH бүлгийн харилцан үйлчлэлийг хийх боломжтой бөгөөд энэ нь катализатор (фосфонийн давс) -ын оролцоотойгоор явагддаг. Дараа нь нэмэлт схемийг давтаж, гурав дахь амин хүчлийг нэвтрүүлнэ. Амин хүчлийн үлдэгдлийг өгөгдсөн дарааллаар солих боломжийг олгодог полипептидийн гинжийг нэгтгэх бүхэл бүтэн схем нь дараах байдалтай байна (схем 6).

Схем 6

Сүүлийн шатанд үүссэн полипептидийн гинж нь трифтор цууны хүчил F 3 CCOOH-ийн дэргэд HBr-ийн үйлчлэлээр полистирол тулгуураас тусгаарлагдана.

Мерриффилд санал болгож буй аргын үр нөлөөг туршилтаар туршиж үзээд зогсохгүй пептидийн синтезийг практикт автоматжуулах аппарат зохион бүтээжээ. Энэ төхөөрөмж нь амин хүчлүүд ба урвалжуудыг хадгалах сав байсан - автомат оролт, гаралтын хавхлагатай урвалын сав, үйл явцын дараалал, үе шат бүрийн үргэлжлэх хугацааг зохицуулдаг програм хангамжийн механизм юм.

Баригдсан аппаратыг ашиглан Меррифелд болон түүний хамтрагчид ердөө 20 хоногийн дотор инсулин нийлэгжүүлсэн (хэдэн арван хувийн ашиг тустай), харин "анхдагчид" болох Аахен, Питтсбург, Шанхайн бүлгүүд үүнд нэг жил гаруй зарцуулжээ.

1985 онд Меррифелд "хатуу фазын химийн синтезийн арга зүйг хөгжүүлсний төлөө" Нобелийн шагнал хүртжээ.

Байгаль хуулбарлах

Дээр дурьдсан ажлыг хийж байхдаа химичдэд эрдэмтдийн ийм хүндрэлтэй шийддэг асуудлуудыг байгаль дэлхий амархан бөгөөд маш нарийн шийддэг гэсэн санааг тээж байв. Амьд организм дахь уургийн нийлэгжилт нь хөнгөн нөхцөлд, хурдан бөгөөд дайвар бүтээгдэхүүн үүсгэхгүйгээр явагддаг. Тодорхой цэг хүртэл химичүүд ийм "синтезийг" зөвхөн гайхшрал, сонирхолтойгоор ажиглаж чаддаг байсан ч биохимийн хурдацтай хөгжил нь эдгээр үйл явцад идэвхтэй оролцох, тэр дундаа үндсэн нээлтийг хийх боломжийг олгосон. шинэ заминсулины синтез.

Ф.Сангер (инсулины бүтцийг бий болгосон) ДНХ-ийн бүтцийн хэсгүүдийн дарааллыг тодорхойлж чадсан бөгөөд үүний төлөө хоёр дахь Нобелийн шагнал хүртсэн гэж өмнө нь хэлж байсан. Энэхүү ажил нь биохимичдэд дараагийн үе шат руу шилжих боломжийг олгосон - ДНХ-ийн генетикийн код руу урьдчилан тодорхойлсон фрагментуудыг нэгтгэх. Үндсэн санаа нь зарим бактерийн ДНХ-д дээд организмын генийг оруулах явдал байв. Үүний үр дүнд бактери нь өмнө нь зөвхөн дээд организмд нийлэгждэг байсан нэгдлүүдийг нэгтгэх чадварыг олж авдаг. Энэ технологийг "генийн инженерчлэл" гэж нэрлэдэг.

1981 онд Канадын биохимич Майкл Смит биотехнологийн шинэ Zimos компанийг шинжлэх ухааны үндэслэгчээр ажиллах урилга авчээ. Тус компанийн анхны гэрээнүүдийн нэг нь Данийн эмийн үйлдвэрийн Ново компанитай мөөгөнцрийн өсгөвөрт хүний ​​инсулин үйлдвэрлэх технологийг хөгжүүлэх гэрээ байгуулсан. Хамтарсан хүчин чармайлтын үр дүнд инсулин гаргаж авсан шинэ технологи, 1982 онд худалдаанд гарсан. 1993 онд М.Смит (К.Муллистай хамт) энэ чиглэлээр хийсэн цуврал бүтээлээрээ Нобелийн шагнал хүртжээ. Одоогийн байдлаар генийн инженерчлэлээр үйлдвэрлэсэн инсулин нь амьтны инсулиныг бараг сольсон.

Хэний ажил илүү чухал вэ?

Тиймээс бид инсулин үйлдвэрлэх дөрвөн аргатай танилцсан: амьтны нойр булчирхайгаас гаргаж авах (Д. Маклеодын бүлэг), олон шатлалт синтез (Г. Цангийн бүлэг), автоматжуулсан угсралт (Р. Мерриффилд), генийн инженерчлэл (М. Смит). Эмнэлгийн асуудлыг орхиё асуудлын тал, химийн хичээлд анхаарлаа хандуулцгаая. Смитийн ажил өмнөх бүх судалгааг шаардлагагүй болгосон мэт сэтгэгдэл төрж магадгүй юм. Үнэн хэрэгтээ энэ нь тийм биш, бүх аргууд нь салшгүй холбоотой бөгөөд дурдсан судалгааны нэг ч үе шатыг "хаях" боломжгүй юм. Амьтны нойр булчирхайгаас тусгаарлагдсан инсулин нь Сангерт түүний бүтцийг тодорхойлох боломжийг олгосон бөгөөд үүнгүйгээр дараагийн синтез хийх боломжгүй байсан. Цангийн бүлэг гинж угсрах химийн техник, функциональ бүлгүүдийг завсрын блоклох аргуудыг боловсруулсан бөгөөд Меррифелд автомат синтезийн нэгжийг бий болгоход ашигласан. Смитийн ажил үндсэндээ инсулины судалгаанд хуримтлагдсан бүх туршлагад тулгуурласан. Зарим богино гинжин гормонуудын нийлэгжилтэнд Меррифилдийн автомат суурилуулалт нь техникийн хувьд "генийн инженерчлэл"-ээс илүү байсан.

Дүгнэж хэлэхэд, бидний авч үзсэн бүх үе шатууд нь байгалийн, уламжлалт, хэрэв бид хүндэтгэлтэй үгсээс айхгүй бол шинжлэх ухааны сүрлэг зам гэж хэлж болно.

* Гормонууд (Грек хэлнээс - Би үйлдэл хийдэг, би өдөөдөг) - физиологийн хувьд өвөрмөц идэвхтэй бодисууд, дотоод шүүрлийн тусгай эрхтэн, эд эсээр үүсгэгддэг, цус, лимфэд ялгарч, биеийн бүтэц, үйл ажиллагаанд нөлөөлдөг.

Нийтлэлийг "www.limanskaya.cn" сайтын дэмжлэгтэйгээр бэлтгэсэн. Хятад хэл нь нарийн төвөгтэй, өвөрмөц тул орчуулгыг зөвхөн мэргэжилтэн хийх ёстой. Хэрэв танд Хятадаас Орос руу орчуулагч яаралтай хэрэгтэй бол бүү сандар. "www.Limanskaya.Сn" вэбсайтаас та дэлгэцийн дэлгэцээс гаралгүйгээр орчуулагчийн хаяг, утасны дугаарыг олж мэдэхээс гадна үзүүлж буй үйлчилгээний үнийн жагсаалтыг харах боломжтой.