Роль инсулина в организме

Инсулин – регулятор энергетического обмена.

Преимущество углеводов перед полифосфатами состоит в том, что в них запасены не только энергия, но и “строительный материал”. Расщепление углеводов (гликолиз) дает помимо АТФ карбоновые кислоты, такие, как пировиноградная кислота, которая может использоваться клеткой для биосинтеза самых разнообразных соединений. При гликолизе конечным продуктом оказывается молочная или какая-либо другая карбоновая кислота. Молочная кислота не проникает через мембрану, не покидает пределы клетки и потому может быть использована клеткой для ресинтеза углеводов, когда возникает такая потребность. Неудачно лишь то, что молекулы молочной кислоты, образуясь, диссоциируют с образованием ионов лактата и водорода. Последние также не могут пройти через мембрану, остаются в клетке и закисляют ее содержимое. Закисление, если его не предотвратить, должно привести к гибели клетки из-за кислотной денатурации белков [Скулачев В.П., 1997].

Обмен глюкозы как основного источника энергии отражает энергетический обмен. Таким образом, инсулин регулируя уровень глюкозы, является энергетическим регулятором. Инсулин играет ключевую роль во взаимосвязи потребления пищи и симпатически обусловленной тратой энергии [Landsberg L., Young J.B., 1985]. Прандиальная секреция инсулина стимулирует потребление и обмен глюкозы в регуляторных клетках, анатомически связанных с вентромедиальными ядрами гипоталамуса [Landsberg L., Young J.B., 1985, Акмаев И.Г., 1992]. Транспорт глюкозы в нервные клетки вентромедиальных ядер гипоталамуса является инсулинзависимым. В них оценивается метаболическая доступность глюкозы [King B.M. et al., 1996], если поступление глюкозы недостаточно, активизируется латеральная область и стимулируется пищевое поведение. Увеличение потребления глюкозы в этих нейронах ведет к уменьшению их угнетающего воздействия на ствол головного мозга. В результате расположенные там центры симпатической регуляции растормаживаются и центральная активность симпатической нервной системы (СНС) нарастает [Landsberg L., Young J., 1985; Gans R.O., Donker A.J., 1991] Повышение симпатической активности после приема пищи ведет к нарастанию потребления энергетических запасов организма. Механизм пищевой регуляции активности СНС позволяет экономить расход калорий в период голодания и способствует сжиганию избыточных калорий при переедании. Ее эффект направлен на стабилизацию энергетического баланса организма и сохранение устойчивого веса тела. Ключевая роль инсулина в реализации действия этого механизма вполне очевидна [Young J.B., Landsberg L., 1984].

Инсулин синхронизирует процессы роста и полового созревания с оптимальным уровнем обмена веществ в организме. Эта адаптация чрезвычайно важна у животных, поскольку с одной стороны позволяет экономить энергию при недостатке питания, а с другой – ускорять созревание и способность к деторождению при достаточном количестве пищи.

Роль инсулина в инсулиннезависимых органах

Существует неясность в вопросе возможности утилизации глюкозы клетками без участия инсулина? По этому поводу имеется ряд противоречивых заключений. Например, в теоретических рассуждениях о механизмах секреции инсулина встречаются постулаты прямого взаимодействия нутриентов с клеточными мембранами железистых клеток. Полагают, что глюкозопроницаемость сильно нуждающихся мышечных клеток не является инсулинозависимой.

Прежде нервная ткань считалась “инсулиннезависимой”, также как стенки капилляров, хрусталик, В - инсулярный аппарат, мозговой слой почек, форменные элементы крови. Вместе с тем, обнаружение рецепторов к инсулину в этих клетках не находила удовлетворительного объяснения [Сандуляк Л.И.,1987]. Кроме того, эти ткани характеризуются наибольшей активностью гликолитических процессов, высоко требовательны к поступлению глюкозы и высоко чувствительны к гипогликемии [Третьяк Т.М. и др., 1990]. Установлено, что около 70 % глюкозы утилизируется клетками инсулиннезависимых тканей [Кендыш И.Н., 1985] Наиболее часто вышеперечисленные ткани поражаются и в условиях недостатка инсулина при сахарном диабете.

Обнаружение очередного потенцированного инсулином эффекта приводило к росту исследовательской активности научных поисков в новом направлении. Открытие факта проникновения инсулина через гематоэнцефалический барьер и наличие рецепторов к нему в мозговой ткани [Маньковский Б.Н., 1989, Швыркова Н.А. и др., 1991] вызвало бурный интерес у исследователей. Выяснению роли инсулина в мозге посвящены многочисленные экспериментальные исследования и обзоры литературы, в которых выяснено многогранное участие гормона в функциях ЦНС [Швыркова Н.А.,1991,1993,1995].

Огромный мозг человека потребляет необычайно много энергии - в 16 раз больше, чем мышечная ткань (в пересчете на единицу массы). У взрослого человека в состоянии покоя доля мозгового метаболизма составляет 20-25% всех энергетических потребностей организма. Инсулин найден в ликворе в более высоких концентрациях, они более стабильны, чем в плазме, не зависят от колебаний его концентрации в крови [Бондарева В.М. и др., 1988]. Этот парадокс может быть объяснен высокой скоростью обменных процессов в мозге, его высокой потребностью в энергии. Полагаем, что метаболизм в мозге не может не регулироваться инсулином, но возможно не зависит от его секреции, которая связана с приемом пищи. Независимость от секреции позволяет поддерживать жизнедеятельность организма и в период голода. Поступление инсулина возможно обеспечивают эритроциты, которые способны аккумулировать и транспортировать инсулин [Сандуляк Л.И., 1987]. Связывая избыток инсулина и отдавая его при повышенной потребности, эритроциты стабилизируют активную концентрацию гормона, сглаживают резкие изменения ее при физиологических сдвигах секреции и метаболизма.

Проинсулин, инсулин и инсулиноподобный фактор роста, по крайней мере, в культуре, стимулируют развитие нервной системы, включая клеточную пролиферацию, дифференцировку, созревание и выживание. Им отводится роль важных автокринных и паракринных сигналов в ходе развития ЦНС. Присутствие инсулина обеспечивает поддержание жизнеспособности шванновских клеток и увеличение уровня пролиферации клеток при регенерации периферических нервов.

Многочисленные факты обнаружения инсулина в головном мозге [Бондарева В.М. и др., 1988, Швыркова Н.А., 1991], пытались связать с его продукцией. Однако такое мнение подвергают критике. Обнаружение инсулина свидетельствует не о синтезировании инсулина, а о его использовании, так как до сих пор в мозговой ткани не найден проинсулин, без которого продукция инсулина невозможна [Швыркова Н.А., 1991]. Подтверждено, что действие инсулина и инсулинорецепторного комплекса в клетках головного мозга протекает по тем же механизмам, что и в периферических тканях [Baskin D.T. et al.,1993]. Обнаружены структурные, биохимические и функциональные различия инсулиновых рецепторов в глиальных и нервных клетках. В нервных клетках инсулинрецепторный комплекс регулирует поступление норадреналина в нейрон, играя роль нейротрансмиттера, и не влияет на поступление глюкозы. В глиальных клетках присоединение инсулина к рецептору запускает процессы, регулирующие поступление и утилизацию глюкозы, также как и в периферических тканях [Швыркова Н.А., 1991]. Сообщалось, что мозговая фаза ответа инсулина обусловлена холинергической стимуляцией в ответ на повышение уровня глюкозы крови [Schneider M.S.et al.,1993].

Функционирование инсулина в ЦНС аргументируется основными принципами ее организации. Одним из важнейших свойств приспособительной активности нервной системы является способность менять интенсивность расходования и новообразования веществ в тканях в зависимости от частоты и силы действия различных факторов внешней среды для поддержания гомеостаза. Все другие проявления пластичности нервной системы - расширение ассоциативных связей. выработка новых, пуск в действие резервных структур и другие, - в конечном счете, являются производными от уровня активности и ритма внутринейронных регенераторных и гиперпластических процессов [Судаков К.В., 1993].

Все выше сказанное позволяет заключить, что деление тканей на инсулинозависимые и инсулинонезависимые не имеет основания.