胰岛素是由胰脏内的胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、arginine、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内降低血糖的激素,同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来治疗糖尿病。
胰岛素是目前已知的机体内能降低血糖的激素,不仅负责调控细胞对葡萄糖、氨基酸和脂肪酸的摄入、利用和储存,而且抑制糖原、蛋白质和脂肪的降解发生。不同物种胰岛素的功能大体相同,只是在氨基酸组成上有细微差异。
分泌胰岛素的生物合成速度受血浆葡萄糖浓度的影响,当血糖浓度升高时,β细胞中胰岛素原含量增加,胰岛素合成加速。
胰岛素在胰岛β细胞中合成。胰岛素的分子量5700,由两条氨基酸肽链组成。a链有21个氨基酸,b链有30个氨基酸。a-b 链之间有两处二硫键相连。
胰岛素是与c肽以相等分子分泌进入血液的。临床上使用胰岛素治疗的病人,血清中存在胰岛素抗体,影响放射免疫方法测定血胰岛素水平,在这种情况下可通过测定血浆c肽水平,来了解内源性胰岛素分泌状态。
影响因素
体内胰岛素的分泌主要受以下因素影响:
血浆葡萄糖浓度血浆葡萄糖浓度是影响胰岛素分泌的最重要因素。口服或静脉注射葡萄糖后,胰岛素释放呈两相反应。早期快速相,门静脉血浆中胰岛素在2分钟内即达到最高值,随即迅速下降;延迟缓慢相,10分钟后血浆胰岛素水平又逐渐上升,一直延续1小时以上。早期快速相显示葡萄糖促使储存的胰岛素释放,延迟缓慢相显示胰岛素的合成和胰岛素原转变的胰岛素。
进食含蛋白质较多的食物进食含蛋白质较多的食物后,血液中氨基酸浓度升高,胰岛素分泌也增加。arginine、赖氨酸、leucine和苯alanine均有较强的刺激胰岛素分泌的作用。
进餐后胃肠道激素增加进餐后胃肠道激素增加可促进胰岛素分泌如胃泌素、胰泌素、胃抑肽、肠血管活性肽都刺激胰岛素分泌。
自主神经功能状态迷走神经兴奋时促进胰岛素分泌;交感神经兴奋时则抑制胰岛素分泌。
代谢胰岛素几乎直接或间接地影响着机体每个组织的功能,其中胰岛素三大主要能量储存组织的代谢效应,即肝脏、肌肉和脂肪组织。
(1)胰岛素与葡萄糖代谢
葡萄糖的三大来源是:食物的肠道吸收,糖原分解(糖原是葡萄糖的储存形式),以及糖异生(碳水化合物、蛋白质和脂肪代谢过程中生成的非糖前体成分可经糖异生作用合成葡萄糖)。一旦转运进细胞,葡萄糖就可作为糖原储存起来,或经糖酵解成丙酮酸。丙酮酸可被还原成乳酸,或经氨基转移作用形成alanine,或转变为乙酰 (coenzyme a, coa)。乙酰coa可在三羧酸循环中氧化成二氧化碳和水,或转变成脂肪酸以甘油三酯形式储存起来,或用来合成酮体或cholesterol。
胰岛素在糖代谢中具有多种作用,包括:抑制糖原分解和糖异生、增加葡萄糖转运入脂肪和肌肉、增强脂肪和肌肉中的糖酵解、刺激糖原合成
(2)胰岛素与脂代谢— 胰岛素能够协调体内不同能源物质(葡萄糖和游离脂肪酸)的利用,来满足机体在进食与空腹的循环中以及运动时的能量需求。进餐后有大量葡萄糖可用,此时胰岛素分泌增加,这可促进甘油三酯储存至脂肪细胞。
甘油三酯储存增多和脂质分解减少的整体效应是减少游离脂肪酸进入肝脏。尽管这些过程是间接的,但胰岛素可能确实对减少肝脏糖异生和葡萄糖输出起到了强力的调控作用。
(3)胰岛素与蛋白质代谢— 胰岛素增加氮贮留和蛋白质生成。
胰岛素可以促进氨基酸转运进肝细胞、骨骼肌和成纤维细胞,还可以增加核糖体的数量和翻译效率。总体而言,这些作用使蛋白质合成增多。胰岛素也抑制蛋白质分解。在人体研究中,利用高胰岛素-正常血糖钳夹技术发现,血清胰岛素浓度的生理性增加可以减少全身蛋白质水解,并且具有剂量依赖性[29]。此现象最多可使蛋白质水解减少40%,这表明还有其他因素调节蛋白质水解。胰岛素通过抑制糖异生来维持蛋白质合成底物—氨基酸的可利用度。因此,胰岛素可通过直接和间接机制促进蛋白质合成。
生理作用
胰岛素的主要生理作用是调节代谢过程。
对糖代谢:促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用,促进糖原合成,抑制糖异生,使血糖降低;
对脂肪代谢:促进脂肪酸合成和脂肪贮存,减少脂肪分解;
对蛋白质:促进氨基酸进入细胞,促进蛋白质合成的各个环节以增加蛋白质合成。
总的作用是促进合成代谢。胰岛素是机体内降低血糖的激素,也是同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。作用机理属于受体tyrosine激酶机制。
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