Инсулин: что это такое и какие его типы существуют? Инсулины.

Инсулин достаточно обсуждаемый термин, однако судя по опросам посетителей поликлиник, не все понимают, что это такое. В лучшем случае отвечают, что он связан с сахарным диабетом и диабетики делают уколы с ним.

Производством собственного инсулина в организме человека занимается поджелудочная железа, которая является очень важным органом. Важность подтверждается тем, что это единственный орган в организме, который снабжается кровью из двух разных артерий.

Основной задачей инсулина является регуляция глюкозы в крови, уровень которой должен быть близок к норме. Однако повышенный инсулин в ряде случаев не будет считаться патологией. Так после приема пищи поджелудочная железа вбрасывает в кровь порцию инсулина, которая помогает глюкозе (энергетическое питание для клеток) проникнуть через мембраны клеток.

В некоторый период после приема пищи повышенный инсулин будет считаться нормой, но к окончанию периода его уровень должен вернуться к установленной норме.

Выделяемый в ответ на повышение уровня глюкозы инсулин – это посталиментарная инсулинемия (возникает после еды). Повышенный инсулин в крови, в таком случае, способствует активной утилизации глюкозы тканями и уменьшению ее количества в крови. После снижения уровня глюкозы, количество инсулина также уменьшается.

Справочно. В норме, адекватный уровень инсулина в крови обеспечивается за счет умеренной секреции гормона ПЖ, а также его коротким периодом полужизни. Гормон инсулин в норме циркулирует в крови около 4-х минут – этого времени достаточно, чтобы оказать необходимое воздействие на углеводный обмен.

Функции

Инсулин оказывает значительное влияние на этапы обмена углеводов. Основные эффекты гормона связаны с анаболическим действием в инсулинозависимых тканях.

Инсулин способен стимулировать:

• синтезирование гликогена и тормозить процесс глюконеогенеза (образования глюкозы) печенью;
• процесс гликолиза;
• активный захват глюкозы тканями и снижение ее уровня в крови;
• преобразование глюкозы в триглицериды (долгосрочное «резервное» депонирование глюкозы);
• захват и образование жирных кислот, а также тормозить расщепление жиров;
• активный захват аминокислот клетками;
• синтезирование белков;
• транспортирование ионов К и Мg внутрь клеток;
• образование гликогена, а также тормозить расщепление белков в мышцах.

Скорость действия

Биологическое влияние инсулина можно классифицировать по скорости развития эффектов на:

• очень быстрые (возникают в течение нескольких секунд после поступления гормона в кровь);
• быстрые (появляющиеся в пары минут);
• медленные (на развитие этих эффектов требуется от нескольких минут до нескольких часов);
• очень медленные (возникающие в течение от нескольких часов до суток).

К очень быстрым эффектам инсулина относят его влияние на мембраны инсулиночувствительных клеток. В результате этого, скорость поступления глюкозы из крови в клетки увеличивается практически в пятьдесят раз.

Быстрые эффекты проявляются активным запасанием гликогена (быстроутилизируемое депо глюкозы), стимуляцией синтеза холестерина и жирных кислот. Также инсулин увеличивает активность фосфодиэстеразы, которая ингибирует катаболизм (распад) гликогена до глюкозы под действием адреналина или глюкагона.

Медленное действие инсулина заключается в его влиянии на процессы метаболизма и на скорость роста и деления клеток. В норме, повышенный инсулин активирует пентозофосфатный путь (окисление углеводов) и ферментативное окисление глюкозы, сопровождающиеся запасанием энергии в виде аденозинтрифосфорной кислоты (молекулы АТФ).

Очень медленные эффекты инсулина проявляются ускорением размножения клеток. Инсулин способен стимулировать синтезирование инсулиноподобного фактора роста (соматомедина С) в печени. Соматомедин С стимулирует рост костей в длину, а также захват клетками мышечной и жировой ткани глюкозы и аминокислот.

Зачем важно знать уровень инсулина

Норма инсулина в крови важна для:

• поддержания полноценного обмена углеводов;
• контроля за быстрой утилизацией глюкозы тканями;
• запасания молекул АТФ;
• стимуляции роста и размножения клеток;
• поддержания баланса между запасанием и сжиганием жировой ткани.

Повышенный инсулин может свидетельствовать о наличии гормонопродуцирующих опухолей ПЖ, инсулин – независимом диабете 2-го типа и т.д.

В норме, повышенный инсулин определяется после еды и во время беременности (в таком случае, наблюдается умеренное, постепенное повышение уровня гормона).

Сниженный уровень инсулина наблюдается при СД и истощении организма.

Для получения полной диагностической картины, анализ на инсулин должен выполняться в комплексе с другими обследованиями:

• уровень глюкозы в крови натощак;
• оральный тест толерантности к глюкозе;
• С-пептид;
• определение глюкозы и кетоновых тел в моче (глюкозурия и кетонурия);
• УЗИ ПЖ.

Внимание. Анализ на инсулин без оценки уровня сахара в крови и других исследований не является информативным. Поэтому, назначать обследование, определять объем диагностических мероприятий и оценивать полученные результаты должен только лечащий врач.

Анализ крови на инсулин. Показания к проведению

Высокий инсулин при нормальном сахаре не определяется, аномальное повышение уровня гормона всегда сопровождается гипогликемией. Чаще всего, избыточная продукция инсулина связана с инсулиномой – опухолью бета-клеток ПЖ.

Обычно, заболевание диагностируется у пациентов от 25 до 55 лет. У детей инсулинома практически не встречается. Гиперинсулинизм приводит к хронической гипогликемии. Клинически это проявляется ожирением, постоянным чувством голода и потребностью в приеме легкоусвояемых углеводов. Такие больные могут за сутки съедать около килограмма конфет или ложками есть сахар.

Характерными жалобами пациентов, у которых повышен инсулин в крови, являются частые обморочные состояния, головокружение, мышечная слабость, тахикардия, эмоциональная нестабильность, снижение памяти, снижением кожной чувствительности.

Важно. Повышенный инсулин приводит к снижению полового влечения, эректильной дисфункции и импотенции.

Кроме диагностики инсулиномы, анализ на инсулин информативен при комплексном обследовании больных с метаболическим синдромом, гиперандрогенией, СПКЯ (синдромом поликистозных яичников).

Как сдается анализ на инсулин

Для анализа используется венозная кровь. Забор материала должен производиться строго натощак. Прием спиртных напитков необходимо исключить минимум за сутки, курение – за один час до процедуры.

Временной интервал между сдачей крови и последним приемом пищи должен составлять минимум восемь часов (оптимально – более 12-ти часов). Запрещено употреблять соки, чаи или кофе. Допустимо пить перед анализом кипяченую воду.

Несколько повышенный инсулин при нормальном сахаре может наблюдаться у пациентов, проходящих лечение:

• антипаркинсоническими препаратами (леводопа);
• ниацином;
• преднизолоном;
• спиролактоном;
• глюконатом кальция;
• пероральными контрацептивами;
• медроксипрогестероном;
• гормоном роста;
• панкреозимином.

Норма инсулина в крови у женщин и мужчин одинакова, однако у женщин уровень инсулина может умеренно повышаться при беременности.

Справочно. К снижению показателей инсулина приводит прием бета-адреноблокаторов, фуросемида, клофибрата, кальцитонина, фенобарбитала.

Норма инсулина в крови

Чаще всего указывают границы от 2.6 до 24.9. В некоторых лабораториях до 29.1.

Результаты записываются в мк ЕД/мл.

Значения нормы для мужчин и женщин одинаковы.

Инсулин повышен, о чем это говорит

Кроме инсулиномы, увеличенное количество инсулина может выявляться при:

• тяжелых заболеваниях печени,
• гиперандрогении,
• СПКЯ,
• акромегалии,
• сахарном диабете (СД) 2-го типа (на начальных стадиях болезни),
• ожирении,
• мышечной дистрофии,
• синдроме Иценко-Кушинга,
• дисахаридазной недостаточности.

Гиперинсулинемия при СПКЯ

У женщин гиперинсулинемия, чаще всего, наблюдается при синдроме поликистозных яичников. Основными симптомами будут увеличение уровня андрогенов (мужских половых гормонов), тяжелые формы акне, жирная себорея, выпадение волос на голове и рост волос на теле (гирсутизм), уменьшение молочных желез, огрубение голоса, нарушение менструального цикла, бесплодие, невынашивание беременности, отсутствие полового влечения, ожирение.

Внимание. Ожирение и высокий уровень инсулина приводят к развитию инсулинорезистентности тканей и формированию диабета 2-го типа (инсулинорезистентного).

Увеличенное количество инсулина, повышение уровня глюкозы (вследствие инсулинорезистентности), резкое увеличение уровня триглицеридов и холестерина чреваты развитием заболеваний сердечно-сосудистой системы (атеросклероз, тромбоз, ИБС, инфаркт). У таких женщин существенно возрастает риск развития злокачественных новообразований в матке, молочных железах и яичниках.

Надпочечниковые причины повышенного инсулина

Гиперсекреция гормонов коры надпочечников (гиперкортицизм или синдром Иценко-Кушинга).

Гиперкортицизм проявляется ожирением. Жир откладывается на лице (лунообразное лицо), шее, груди и животе. Также характерно появление специфического пурпурного румянца.

Из-за избытка глюкокортикоидов, развивается стероидный сахарный диабет. Пациенты постоянно испытывают чувство голода. На фоне значительного увеличения жировых отложений, объем мышечной ткани наоборот уменьшается (это проявляется «истончением» конечностей, по отношению к остальному телу).

На коже характерно появление специфических багрово-синюшных стрий. Регенерация снижается, даже небольшие царапины заживают долго. Появляется значительное количество угревых высыпаний.

Поражение гипофиза

Заболевание проявляется огрубением лица (специфично увеличение скул и надбровных дуг, также разрастаются мягкие ткани), непропорциональным ростом кистей и стоп, тяжелой артериальной гипертензией, деформирующим остеоартрозом, постоянной потливостью, развитием СД 2-го типа, сильными головными болями.

Как снизить инсулин в крови

Терапия полностью зависит от основного заболевания, вызвавшего повышение уровня гормона. Подбор терапии осуществляется индивидуально, после комплексного обследования у эндокринолога.

Общие рекомендации по коррекции образа жизни, могут быть даны только пациентам, у которых гиперинсулинемия связана с алиментарным (пищевым) ожирением. В таком случае показана сбалансированная диета, активный образ жизни и постепенное снижение массы тела. Жесткое ограничение в питании и голодание противопоказаны и могут только усилить гормональный дисбаланс.

Инсулин понижен. Причины и симптомы

Уровень инсулина снижается при:

• СД первого типа;
• гипопитуитаризме (снижении или полном прекращении секретирования гипофизом гормонов);

При диабете 2-го типа секреция инсулина остается в норме, либо повышается.

Диабет первого типа

СД первого типа называют группу метаболических патологий, сопровождающихся хроническим дефектом секретирования инсулина В-клетками ПЖ и, соответственно, увеличенным уровнем глюкозы.

Симптомы СД 1-го типа, обуславливаются именно дефицитом инсулина.

Вследствие резкого снижения утилизирования глюкозы и увеличения гликогенолиза и глюконеогенеза (образования глюкозы в печени) увеличивается уровень сахара в крови (гликемия) и в моче (глюкозурия развивается при гликемии от 8.8 миллимоль на литр).

Повышение сахара в крови и выделения глюкозы с мочой обуславливают:

• учащенное мочеиспускание;
• жажду;
• зуд, сухость кожи и слизистых;
• инфекции мочевыводящих путей, молочницу.

Снижение образования жировой ткани и мобилизацию триглицеридов (а также их распада до глюкозы), приводит к увеличению кетогенеза в тканях печени и повышению кетоновых тел в крови (кетонемия) и моче (кетонурия). Клинически это проявляется рвотой, резким похудением, появлением запаха ацетона (кетоацидоз).

Нарушение обмена белков и повышение их распада приводит к мышечной дистрофии, отставанию в физическом развитии и выраженному снижению иммунитета (частые бактериальные и грибковые инфекции).

Нарушение электролитного баланса вследствие снижения уровня инсулина приводит к тому, что организм теряет ионы калия, натрия и магния. Клинически, электролитный дисбаланс проявляется:

• жаждой;
• сухостью кожи;
• слабостью;
• снижением артериального давления;
• нарушением почечного кровотока;
• отсутствием мочи (анурия).

Важно. В связи с тем, что вся симптоматика СД1 обусловлена дефектом секреции инсулина, основным методом лечения будет заместительная инсулинотерапия (инъекции инсулина).

Сахарный диабет второго типа

У пациентов с СД2, в отличии от больных СД1, функция В-клеток ПЖ сохранена. Секреция инсулина у них в норме, либо даже повышена.

Важно. Основа терапии заключается нормализации массы тела, соблюдении сбалансированной диеты и приеме таблетированных сахаропонижающих таблеток (при необходимости возможна комбинация нескольких средств).

Инсулинотерапия таким больным назначается редко, при неэффективности сахароснижающих таблеток. Чаще используется вечерняя инъекция инсулина с пролонгированным эффектом.

В качестве стартовой терапии, рекомендовано корректирование образа жизни и прием метформина (сахаропонижающие табл.). При отсутствии эффекта добавляется производное сульфанилмочевины (глибенкламид) или ср-во тиазалидиндионового ряда (глютазон).

По показаниям может быть добавлена инсулинотерапия.

Виды инсулиновых препаратов

По происхождению выделяют инсулины:

• человеческие генно-инженерные;
• человеческие полусинтетические;
• свиные монокомпонентные.

По действию выделяют препараты с:

• ультракоротким эффектом (Хумалог, Апидра);
• коротким действием (Актрапид НМ, Хумулин Регуляр);
• средней длительностью действия (Монодар Б, Протафан НМ);
• длительным действием (Лантус, Левемир Флекспен).

К препаратам смешанного действия относят смеси (профили), сочетающие препарат короткого и продленного действия. На таких инсулинах должна быть дробь-обозначение 50/50, 40/60, 25/75 с расшифровкой, сколько какого инсулина содержит препарат, либо цифра – указание процента продленного инсулина.

• Генсулин М50 (50% продленного-50% короткого),
• Генсулин М40 (40% продленного – 60 короткого),
• Микстард 30/70 (Микстард® 30 НМ – 30% продленного- 70% короткого).

Правила введения инсулина при диабете

Доза и частота инъекций должны подбираться исключительно лечащим врачом.

Чаще всего используют схемы с:

• двумя инъекциями смешанного ср-ва (инсулины короткого и продленного действия);
• тремя инъекциями (смешанные препараты утром и вечером + ср-во короткие действия перед обедом);
• базисно-болюсным введением.

Справочно. Использование инсулиновой помпы показано больным с частыми или скрытыми гипогликемиями, плохим гликемическим контролем, высокой инсулиновой чувствительностью, плохо контролируемым течением диабета. Также помпа может применяться при беременности.

Введение инсулина при помощи инсулинового шприца могут производиться в:

• живот (ср-ва с короткими и смешанными эффектом);
• ягодицы и бедра (ср-ва среднего и длительного действия);
• плечо (дополнительное место инъекций).

Для предупреждения развития липодистрофии в местах инъекций, места введения следует чередовать.

Внимание. Необходимо помнить, что инсулин вводится только в подкожно-жировую клетчатку. Поэтому худощавым больным, перед инъекцией следует формировать кожную складку и использовать более короткие иглы.

Последняя актуализация описания производителем 31.07.1999

Фильтруемый список

Действующее вещество:

АТХ

Фармакологическая группа

Нозологическая классификация (МКБ-10)

Состав и форма выпуска

1 мл раствора для инъекций содержит 40 МЕ хроматографически чистого свиного инсулина; во флаконах по 10 мл, в коробке 5 шт.

Характеристика

Быстродействующий препарат инсулина короткого действия.

Фармакологическое действие

Устраняет дефицит эндогенного инсулина.

Фармакодинамика

Понижает уровень глюкозы в крови, повышает ее усвоение тканями, усиливает липогенез и гликогеногенез, синтез белка, снижает скорость продукции глюкозы печенью.

Показания препарата Инсулин С

Сахарный диабет I типа, диабетическая кома, сахарный диабет II типа при резистентности к пероральным гипогликемизирующим препаратам, интеркуррентных заболеваниях, операциях.

Противопоказания

Гиперчувствительность, гипогликемия; относительное — тяжелая аллергия немедленного типа на инсулин.

Применение при беременности и кормлении грудью

Побочные действия

Гипогликемия, гипогликемическая прекома и кома, иммунологические перекрестные реакции с инсулином человека, липодистрофия (при длительном применении), аллергические реакции.

Взаимодействие

Совместим с комб-инсулином С и депо-инсулином C.

Способ применения и дозы

П/к, в исключительных случаях — в/м , за 15 мин до еды. Начальная доза у взрослых составляет от 8 до 24 МЕ; у детей — менее 8 МЕ. При пониженной чувствительности к инсулину — большие дозы. Разовая доза — не более 40 МЕ. При замене препарата на человеческий инсулин требуется уменьшение дозы. При диабетической коме и ацидозе препарат вводят, как правило, в/в .

Условия хранения препарата Инсулин С

Хранить в недоступном для детей месте.

Срок годности препарата Инсулин С

Не применять по истечении срока годности, указанного на упаковке.

Синонимы нозологических групп

Инсулин - это гормон поджелудочной железы. Все знают о том, что он обладает свойством снижать содержание сахара в крови и что при недостатке инсулина в организме развивается сахарный диабет. Один из основных симптомов сахарного диабета (хотя и не единственный) - это повышение уровня сахара в крови. Но далеко не все знают, что по отношению к мягким тканям (и мышцам в том числе) инсулин является сильнейшим из всех анаболических средств. Его анаболическое действие многократно превосходит даже анаболическое действие стероидов, хотя и является более избирательным. Так, например, стероиды действуют исключительно на белковый матрикс мышечных клеток, а инсулин, ко всему прочему, способствует еще и накоплению в мышцах гликогена. Поэтому мышечные объемы под действием инсулина и растут намного быстрее. Инсулин, однако, в отличии от стероидов, не укрепляет связок, и, в отличие от соматотропина, не действует на хрящевую ткань.

Если мы захотим расположить наиболее известные анаболические факторы в порядке убывания силы действия по отношению к мышечной ткани, то получим следующую картину: 1. Инсулин >> 2. Анаболические стероиды >>3. Соматотропин.

Если же мы захотим расположить те же самые анаболические факторы в порядке убывания силы действия по отношению к суставно-связочному аппарату, картина получается несколько иная: 1. Соматотропин >> 2. Анаболические стероиды >> 3. Инсулин.

Инсулин очень широко применяется во всем мире в спортивной практике, однако у нас, в России, все еще пользуется недостаточным вниманием, и этому есть свои причины. Причины эти носят как субъективный, так и объективный характер. Основная субъективная причина - это то, что у большинства людей (и даже врачей) одно только слово "инсулин" ассоциируется со словом "диабет". И возникает вопрос: "Зачем мне инсулин, если у меня нет диабета?" Отсюда же страх гормональной зависимости: "Не уменьшится ли выработка собственного инсулина, если я буду применять экзогенный (т.е. введенный извне) инсулин?" Основной же причиной является сокрытие объективной информации об анаболических свойствах инсулина. Спорт основан на конкуренции. Поэтому вполне естественно, что ни спортсмены, ни тренеры, ни даже врачи никогда не дают друг другу объективной информации. Чаще всего дают дезинформацию. Это дипломатично называют "тактической игрой". Несмотря на то, что инсулин применяется в спорте как минимум последние 50 лет, ни в одном учебнике по спортивной медицине вы о нем не прочитаете. Каждый спортсмен, сидящий на инсулине и распухающий как на дрожжах, будет бить себя в грудь и уверять, что он всего добился благодаря собственному трудолюбию и силе воли, хорошей генетике (родители из деревни) и т.д., забывая о том, что человеку большие мышцы не даны как раз именно в силу генетических причин. Я готов поверить в исключительную генетику Бейера Коу, однако очень сильно сомневаюсь, чтобы четырнадцатилетний подросток мог жать лежа штангу весом в 170 кг в силу одних лишь только генетических способностей.

Исторически сложилось так, что в нашей стране одно лишь только упоминание о фармакологии в спорте приводило к бешенство спортивных чиновников. В советскую эпоху своими достижениям спортсмены были обязаны "исключительно" социалистическому строю, и никак иначе. Здесь вместо сказок о генетике в ходу были сказки о социалистическом образе жизни.

В конце концов, сыграла свою роль просто низкая квалификация спортивных медиков и тренеров. Как врач с двадцатилетним опытом я глубоко убежден, что спортивную медицину нельзя изучать в отрыве от клинической. Тот, кто не лечил больных и не нес на себе тяжелого груза ответственности за их жизнь, не имеет ни достаточной квалификации, ни морального права лечить здоровых, вводить им всевозможные аппараты и ни за что не отвечать. Неправильное применение инсулина, связанное с передозировкой, неправильным режимом введения и питания, может закончиться потерей сознания и гипогликеми ческой комой из-за слишком сильного снижения уровня сахара в крови. Мозгу просто не хватает глюкозы, которая является для него основным топливом. Теоретически человек может даже от этого умереть, если уровень глюкозы упадет ниже предельно допустимой нормы. Самый любимый способ самоубийства у биохимиков - это введение себе сверхвысокой дозы инсулина с одновременным приемом снотворного. Человек засыпает и не просыпается уже больше никогда.

По причине высокого риска лечение недиабетиков большими (свыше 60 ЕД) дозами инсулина проводится исключительно в стационаре, где можно быстро вывести человека из состояния гипогликемической комы. Чаще всего это делают путем внутривенного введения 40% раствора глюкозы.

Давайте попробуем разобраться, что же такое инсулин, как его можно и как его нужно применять, чтобы получить необходимый положительный результат и избежать побочных действий.

Анатомия и физиология.

Инсулин вырабатывается поджелудочной железой. Ее название говорит само за себя: она находится под желудком и даже позади его на задней стенке брюшной полости на уровне первых двух поясничных позвонков. Поджелудочная железа имеет вытянутую форму. Длина ее составляет 15 см, а вес около 100 г.

Поджелудочная железа одновременно играет роль железы пищеварения и железы внутренней секреции. Состав ее не однороден. Одни клетки вырабатывают пищеварительные ферменты, а другие - гормоны внутренней секреции.

Пищеварительные ферменты поджелудочной железы в составе сока поджелудочной железы поступают в 12-перстную кишку, где осуществляется окончательное переваривание всего того, что не успело перевариться в желудке. Эти ферменты обладают исключительной силой действия. При панкреатите - воспалении поджелудочной железы из-за разрушения ее ткани - в кровь поступает большое количество протеолетических (растворяющих белок) ферментов. Их протеолетическое действие настолько сильно, что человек может просто напрсто погибнуть из-за "переваривания" головного мозга или других жизненно важных органов. При недостаточной переваривающей способности желудочно-кишечного тракта пациентам назначают панкреатин - самый сильный комбинированный препарат, состоящий из пищеварительных ферментов высушенных поджелудочных желез крупного рогатого скота. Панкреатин также применяют при гиперкалорийном рационе, когда собственный пищеварительный аппарат не может справиться с большим количеством пищи, поступающей извне. Таким образом, организм обеспечивается адекватным количеством пластического и энергетического материала.

Эндокринную функцию поджелудочной железы выполняют островки Лангерганса особого рода скопления клеток, разбросанных по всей железе. По массе все вместе они составляют всего около 1-3% от веса железы, но влияние их на организм огромно. Состав островков Лангерганса неоднороден. Они состоят из нескольких видов клеток: А-клетки вырабатывают глюкагон, В-клетки - инсулин, D-клетки - соматостатин. В-клетки составляют основную массу островков Лангерганса - 60%, А-клетки составляют 25% массы, 0-клетки - 10%, а все остальные - всего 5% массы. "Инсулля" на латинском языке означает "островок". Отсюда и произошло название инсулина как производного В-клеток островков Лангерганса.

Самым сильным стимулятором секреции инсулина в физиологических условиях является глюкоза. Повышение уровня глюкозы в крови вызывает усиление секреции инсулина в панкреатических островках, а снижение ее содержания, наоборот, замедляет секрецию инсулина. Таким образом, содержание в крови инсулина регулируется по механизму отрицательной обратной связи и основным регулятором является глюкоза. На втором месте по силе регуляции секреции инсулина стоят жирные кислоты, поступление их в кровь также усиливает выброс в кровь инсулина, хотя и нее такой сильной степени, как глюкоза. На третьем месте по способности вызывать реактивный выброс инсулина стоят аминокислоты.

Регуляция синтеза и секреции инсулина принципиально отличается от регуляции синтеза и секреции других гормонов. Поэтому-то он и не вызывает привыкания. Причины отсутствия привыкания будут рассмотрены ниже.

Существуют инсулинозависимые ткани, которые получают глюкозу "инсулиновым путем", и инсулинонезависимые ткани, которые утилизируют глюкозу без участия инсулина. Типичным примером инсулинонезависимых тканей являются нервная, хрящевая, костная ткани и некоторые другие.

Молекулярная биология инсулина и углеводная реакция

Инcулин - это полипептидный гормон, состоящий из длинной цепочки аминокислот, разделенной дисульфидным мостиком на пептиды. Как видим, молекула инсулина не "тянет" на звание белковой молекулы, т.к. белковые молекулы состоят уже из нескольких полипептидных цепочек. В В-клетках инсулин образуется из своего предшественника - проинсулина. В чистом кристаллическом виде инсулин был получен еще в 1922 г. из поджелудочных желез крупного рогатого скота. Выпускается он из них и по сей день. Существует 2 формы инсулина. Одна из них реагирует с мышечной и жировой тканью, а другая только с жировой. Во всех препаратах инсулина эти 2 формы находятся в комбинации друг с другом. Одновременное действие этих 2 форм инсулина приводит к тому, что инсулин идет по трем метаболическим путям. Один из них - это белковый, а два других пути - жировые. Поэтому ели действие инсулина на организм не модулировать определенным образом, его применение будет давать 1/3 мышечной массы и 2/3 массы жировой. Используя определенные способы модуляции действия инсулина, мы можем добиться того, чтобы он давал прирост мышечной массы на 3/4 и прирост жировой ткани только на 1/4. Это трудно, но возможно. О способах такой модуляции разговор еще впереди.

Основную роль инсулин играет именно в углеводном обмене. Поэтому попробуем рассмотреть его несколько подробнее. Углеводы (глюкоза) играют основную роль в энергообеспечении организма. Почему? Ведь жиры, например, при окислении дают энергии более чем в 2 раза больше, чем углеводы. Однако углеводы намного легче (благодаря тому же инсулину) проникают внутрь клетки и намного легче окисляются. На втором месте по легкости окисления вслед за глюкозой стоят аминокислоты. И лишь на последнем месте стоят жирные кислоты и глицерин - продукты распада подкожно-жировой клетчатки. Они плохо проникают в клетку, окисляются с трудом и никогда не окисляются полностью.

Глюкоза очень легко мобилизуется из гликогеновых депо и так же легко включается в энергетический обмен. Скорость включения в энергетический обмен и наибольшая полнота окисления - это преимущество глюкозы перед аминокислотами и жирными кислотами.

Сложные углеводы, которые мы потребляем с пищей, сначала расщепляются в желудочно-кишечном тракте до глюкозы, которая уже потом включается в углеводный обмен.

Глюкоза сама по себе не может проникнуть внутрь клетки без участия инсулина. Некоторые органы способны усваивать глюкозу внеинсулиновым путем. Так, например, усваивают глюкозу головной мозг печень, хрусталик глаза. Однако от инсулина зависит общий уровень глюкозы в крови. Если этот уровень слишком низок, то это сказывается и на энергообеспечении вышеуказанных органов. Внеинсулиновым путем усваивают глюкозы эритроциты крови, но и здесь в результате влияния на общий уровень глюкозы инсулин косвенным образом регулирует энергоснабжение эритроцитов. Поскольку эритроциты переносят кислород, отсюда прослеживается опосредованное влияние инсулина на кислородное обеспечение всех внутренних органов нашего организма. Печень в большей степени усваивает глюкозу инсулиновым путем. Это связано с тем, что в печени инсулин идет не только на энергообеспечение клеток, но также и на синтез гликогена. Усиление инсулинового пути обеспечения печени глюкозой одновременно усиливает и внеинсулиновый путь, ведь в печени синтезируется большинство ферментов, в том числе и ферменты углеводного обмена. Надо отметить, что мозг все-таки более независим от инсулина, чем печень и другие внутренние органы. Его потребность в инсулине достаточно мала, и это при том, что в течение суток мозговая ткань поглощает не менее 100 - 150 (!) г глюкозы.

Мышечная ткань усваивает глюкозу исключительно инсулиновым путем. Это связано не только с особенностями энергоснабжения мышечной ткани, но и с накоплением в ней гликогена.

Помимо глюкозы есть много других энергетических субстратов (веществ), которыми "питаются" внутренние органы, и в утилизации которых принимает участие инсулин.

В нормальных физиологических условиях внутри целостного организма самьм сильным стимулятором секреции инсулина поджелудочной железой является глюкоза. Повышение содержания глюкозы в крови вызывает увеличение секреции инсулина панкреатическими островками. Снижение ее, наоборот, замедляет секрецию инсулина. Таким образом, содержание в крови инсулина регулируется по типу отрицательной обратной связи, и главным регулятором является глюкоза. Усиление секреции инсулина может быть вызвано также жирными кислотами, глицерином, аминокислотами, пептидами и некоторыми белками, но все-таки в меньшей степени, чем глюкозой. Эти вещества в основном усиливают стимулирующее действие глюкозы на панкреатические островки.

Регуляция синтеза и секреции инсулина принципиально отличается от регуляции синтеза и секреции других гормонов тем, что основным регулятором работы поджелудочной железы является сама глюкоза. Такой тип регуляции называется субстратной регуляцией от слова "субстрат", т.е. вещество. Регуляторами секреции и синтеза других гормонов являются тройные гормоны гипофиза. Такая регуляция называется тройной.

Гипоталамус - это центр чувствительности среднего мозга. В этом центре происходит переключение химических сигналов в нервные и наоборот, нервных сигналов в химические. Глюкоза, поступающая в кровь, сразу же попадает в гипоталамус. Будучи в данном случае основным регуляторным центром, гипоталамус тут же посылает регуляторные сигналы в поджелудочную железу. Эти сигналы идут по нервным путям (в основном это блуждающий нерв). Одни волокна блуждающего нерва (симпатические) вызывают выброс в кровь инсулина, уже имеющегося в поджелудочной железе. Другие волокна блуждающего нерва (парасимпатические) передают сигналы, вызывающие одновременно как выброс в кровь инсулина, так и усиление синтеза инсулина в поджелудочной железе.

Сама по себе поджелудочная железа также воспринимает сигналы от глюкозы, находящейся в крови, и в ответ на эти сигналы увеличивает выброс в кровь инсулина. Все виды регуляции в организмы продублированы, иногда даже не однократно, а многократно. Регуляция содержания глюкозы в крови не является в этом плане исключением.

Сигналы из гипоталамуса и сигналы от глюкозы воспринимаются B-адренорецепторами В-клеток поджелудочной железы, B-адренорецепторы находятся на наружной мембране клеток, Воспринимая сигнал, они запускают синтез особого фермента "аденилатциклазы", который приводит к накоплению внутри клетки ц-АМФ (циклического аденозинмонофосфата). ц"АМФ является внутриклеточным посредником внешних регуляторных сигналов. Внутри клетки она запускает цепь необходимых биохимических реакций, которые и приводят к конечному результату.

Инсулин, в отличие от стероидных гормонов, сам по себе в изолированном виде внутрь клеток проникать не может. Вначале он воздействует на инсулиновые рецепторы клеток-мишеней. Инсулиновые рецепторы имеются только на мембранах клеток инсулинозависимых тканей. Передача гормонального сигнала внутри клетки осуществляется с помощью все той же вездесущей ц-АМФ. Инсулин соединяется с ц-АМФ в комплекс и в виде такого комплекса проникает внутрь клетки, где и осуществляет все необходимые реакции.

Инсулиновый анаболизм.

Утилизация простых углеводов.

В мембранах клеток-мишеней имеются белки-каналы. Они предназначены для проникновения внутрь клеток глюкозы. Однако без инсулина они закрыты, и глюкоза проникнуть внутрь клетки не может. Вот почему у больных сахарным диабетом уровень сахара в крови повышен до тех пор, пока им не сделают инъекцию инсулина. Без инсулина у них, с одной стороны, наблюдается повышенное содержание сахара в крови, а, с другой стороны, клетки испытывают жесточайший дефицит энергии из-за нехватки глюкозы именно внутри клеток. Инсулин (открывает" белки-каналы в клеточных мембранах, и глюкоза поступает внутрь клетки, где утилизируется митохондриями. Митохондрии называют силовыми станциями клетки. Эти внутриклеточные образования синтезируют АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). В АТФ энергия запасается для того, чтобы потом расходоваться по мере необходимости организма.

Утилизация глюкозы внутри митохондрий также не может обойтись без инсулина. Основной путь утилизации глюкозы нашим организмом - это окисление, для чего мы, собственно говоря, и дышим (кислородное окисление). Только вот прежде чем начать окисляться, молекула глюкозы должна быть подвергнута нескольким реакциям фосфорилирования - пусковым. Она является лимитирующей, и от нее зависят все остальные реакции. Стоит только ограничить первую реакцию, как все остальные уже автоматически не срабатывают, Первая реакция фосфорилирования - это претворение действия фермента гексакиназы с затратой энергии АТФ. Гексакиназа может быть "запущена" только инсулином и больше ничем другим. Поэтому без инсулина, даже если глюкоза и проникнет в клетку, она не может подвергнуться фосфорилированию без участия гексакиназы. Замечательно то, что инсулин посредством гексакиназы форфорилирует помимо глюкозы и все остальные простые углеводы - фруктозу, маннозу, галактозу. Подъем энергетики, таким образом, носит тотальный характер.

Образование глюкозо-6-фосфата, как я уже говорил - это самая "трудная" ключевая реакция во всей цепочке превращений глюкозы. Далее глюкоза-6-фосфат уже относительно легко превращается во фруктоза-6-фосфат. Затем из него образуется фруктозо-1,6-бифосфат. Далее следует длительная цепь биохимических реакций, в результате которых синтезируется большое количество АТФ, а глюкоза, в конечном итоге, распадается до углекислого газа и воды.

Общая схема утилизации глюкозы на энергетические нужды:

Глюкоза ++

Глюкоза - 6 - фосфат

Фруктоза - 6 - фосфат

Фруктоза - 1 - б - бифосфат

Дальнейшие энергетические реакции

Углекислый газ + вода

О продуктах фосфорилирования глюкозы мы еще поговорим отдельно т. к. они сами по себе могут быть синтезированы в чистом виде и служить в качестве высокоэффективного продукта спортивного питания и даже лекарства ведь они утилизируются клетками без участия инсулина, а, значит, могут применяться на фоне высокоинтенсивных тренировок, когда секреция собственного инсулина подавлена, и нет смысла, и это даже вредно, применять сам инсулин.

Сейчас лишь замечу, что по отношению к глюкозе как к энергетическому источнику инсулин оказывает катаболическое действие, усиливая ее расход на энергетические нужды организма. Даже если бы инсулин не обладал непосредственно анаболическим действием, он все равно улучшал бы белково-синтетические процессы за счет подъема общей биоэнергетики. Вводя в организм малые дозы инсулина извне, мы будем способствовать более полной утилизации глюкозы и других простых углеводов, добиваясь энергизирующего эффекта.

Инсулин нужен нам всегда. Даже в период больших физических нагрузок секреция инсулина подавляется лишь до определенной степени. Небольшое его количество все равно необходимо для усвоения имеющейся глюкозы и жирных кислот.

Все больше и больше входит в моду прием малых доз углеводов в процессе тренировки. Если в начале прошлого века это делали лишь легкоатлеты, да и то, в основном, на фоне соревнований, то сейчас углеводная загрузка до и во время тренировки используется едва ли не во всех видах спорта, начиная с легкой атлетики и кончая культуризмом. С точки зрения биохимии это полностью оправдано. В результате снижается уровень тренировочного утомления и усиливается (!) сгорания жировой ткани. Если в условиях физического покоя углеводы являются основным (!) источником образования жировой ткани, то в условиях интенсивных тренировочных и соревновательных нагрузок небольшое количество углеводов, наоборот, способствует наиболее полному окислению и сгоранию жирных кислот. У биохимиков даже есть такое выражение "жиры сгорают в огне углеводов".

Такое разнонаправленное действие углеводов во время покоя и во время физической нагрузки объясняется очень просто. В покое секреция инсулина преобладает над секрецией контринсулярных гормонов (глюкоган, соматотропин, половые гормоны, гормоны щитовидной железы, глюкокортикоиды) и контринсулярных факторов (катехоламины). Поэтому углеводы помимо энергетических целей идут на образование жировой ткани. Во время физических нагрузок баланс смещается в сторону контринсулярных гормонов и контринсулярных факторов. Секреция инсулина подавляется, а секреция глюкогана соматотропина и половых гормонов (в первую очередь), в также секреция гормонов щитовидной железы и глюкокортикоидов (во вторую очередь) возрастает. Возрастает и выброс в кровь катехоламинов. Большие дозы углеводов препятствуют этому процессу, а малые дозы, наоборот, еще более усиливают его. Еще более эффективно в данном случае введение фосфорилированных углеводов.

То же самое происходит и в период голодания.

Гликогеновый анаболизм.

Помимо утилизации глюкозы инсулин играет основную роль в синтезе гликогена. Гликоген - самая главная форма запаса углеводов, как у животных, так и у человека. Это полисахарид (сложный углевод). Накапливается он, главным образом, в печени (до 6% от общей ее массы) и в скелетных мышцах, где его содержание редко превышает 7%. Поскольку мышечная масса человека многократно превышает массу печени, в скелетных мышцах гликогена содержится неизмеримо больше. Имеет определенные запасы гликогена и сердечная мышца.

Самая первая реакция на пути синтеза гликогена из глюкозы начинается с уже знакомой нам гексакиназной реакции превращения глюкозы в глюкозо-6-фосфат, которая активизируется инсулином. А вот далее реакции идут уже не так, как при утилизации глюкозы на энергетические нужды. В процессе синтеза гликогена глюкозо-6-фосфат преобразуется в глюкозо-1-фосфат, который у же и вовлекается в процесс синтеза гликогена.

Общая схема утилизации глюкозы на синтез гликогена

Глюкоза - 1- фосфат

Цепь биохимических реакций

Синтез гликогена

Гликоген способен откладываться не только в печени и в мышцах, но также и в других органах и тканях, даже в коже. Во время физических нагрузок, когда энерготраты организма резко возрастают в результате возбуждения ЦНС, происходит выброс в кровь всех контринсулярных факторов, о которых я уже говорил выше. Контринсулярные факторы помимо блокирования гексакиназной реакции вызывают распад гликогеновых запасов до глюкозы с выходов ее в кровь. Этот механизм до совершенства был отшлифован эволюцией человека. По мере повышения уровня тренированности и спортивной квалификации запасы гликогена в организме возрастают. Одна только грамотно проведенная карбогидратная разгрузка-загрузка большой длительности способна увеличить резервы гликогена в печени и в мышцах в 7.5 -2 раза.

Инсулиносинтетические возможности собственной поджелудочной железы ограничены. Организм всегда может мобилизовать лишь такое количество гликогена, на которое хватит собственного инсулина. Введение же инсулина извне позволит создать такие запасы гликогена в печени и в мышцах, о которых в обычных условиях нельзя было бы и мечтать. Это позволяет убить сразу нескольких зайцев. 1-ый заяц - это повышение общей и специальной выносливости. Повышение выносливости помогает выполнить больший объем общих тренировочных нагрузок, а, значит, быстрее наращивать мышечную массу и силу. 2-й заяц - это увеличение мышечной силы за счет увеличения гликогеновых запасов в мышцах.

Все мы знаем, что силовая работ связана, в основном, с анаэробным окислением гликогена, И чем больше гликогена содержит мышца, тем сильнее ее сокращение. Увеличение мышечной силы позволяет работать с большими весами и добиваться больших мышечных объемов в кратчайший период. 3-й заяц - это увеличение мышечной массы за сет гликогена. Гликоген сам по себе хоть и занимает небольшую часть от общего объема мышц, обладает способностью связывать воду. 1 г гликогена связывает 4 г воды, а это уже существенное увеличение объемов Инсулин не только ускоряет синтез гликогена, но и тормозит его распад, что позволяет накопить такое количество гликогена которое намного больше обычных физиологических величин. Гликоген откладывается даже в подкожной жировой клетчатке. 4-й заяц - это повышение уровня спортивных результатов за счет общего улучшения состояния организма. Инсулинотерапия благотворно сказывается на состоянии внутренних органов, особенно на состоянии печени и сердечной мышцы. Улучшение здоровья просто не может не сказаться на достижение спортивных результатов.

Белковый синтез.

Как я уже говорил, инсулин является самым мощным белково-синтетическим агентом по отношению к мышечной ткани. Белково-синтетическое действие инсулина обусловлено сразу несколькими механизмами. Во-первых, инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для аминокислот. На пути утилизации аминокислот мышечной тканью существует множество барьеров начиная от переваривающей способность желудочно-кишечного тракта и кончая способностью печени выравнивать аминокислотный баланс. Даже если мы преодолеем все эти барьеры и даже если начнем вводить кристаллические аминокислоты внутривенно в виде специальных растворов, усвоение аминокислот мышечными клетками и клетками печени, где синтезируется часть мышечных белков, будет ограниченный. Преодолеть этот последний "мембранный" барьер мы как раз и можем с помощью экзогенного введения инсулина.

Вторым механизмом белково-синтетического действия инсулина является его способность воздействовать на генетический аппарат клетки. Проникая в виде комплекса с ц-АМФ внутрь клетки, инсулин оказывает воздействие на хромосомный набор генов, подавляя активность гена-репрессора синтеза белка. В результате такого дерепрессирования возникает анаболическое состояние организма с задержкой азота, калия, фосфора и других нутриентов. В результате усиливается синтез и одновременно тормозится распад белковых молекул. Протекая параллельно, эти процессы сдвигают баланс в сторону преобладания анаболизма над катаболизмом не только за счет усиления анаболизма, но и за счет торможения катаболизма.

Подобно анаболическим стероидам инсулин вызывает продольное деление молекул ДНК и удвоение хромосомного набора внутри клеточного ядра без деления клетки как такового. Это сразу же удваивает количество структурных, функциональных и контролирующих генов внутри мышечных волокон. В результате создаются предпосылки для дальнейшего количественного увеличения белковых структур клеточного матрикса, В обычных условиях мышечные клетки к делению неспособны, и лишь подобное удвоение хромосомного набора позволяет мышце расти за счет утолщения мышечных волокон. Удвоение хромосомного набора - это не предел. Удвоенный хромосомный набор может еще раз разделиться, образовав учетверенный, и т.д. В эксперименте на изолированных мышечных тканях удавалось получить 32-х кратный генетический набор. Отсюда мы можем сделать вывод о том, что даже совершенный объемы профессиональных культуристов - это далеко не предел.

Увеличить мышечную массу можно только за счет количественного увеличения генетического материала, поэтому гипертрофированные мышцы всегда передаются по наследству. Только передача эта происходит не в виде изначально готовой мышечной массы, а в виде предрасположенности к хорошему мышечному росту на фоне правильно организованных тренировочных и диетических мероприятий. Другими словами, если вы накачались, то у вас уже родится ребенок с хорошей предрасположенностью к мышечному росту.

Увеличение генетического материала в мышцах в количественном отношении происходит и естественным путем по мере нарастания тренированности, но процесс этот крайне медленный и занимает долгие годы. Терапия инсулином, равно как и другими сильнодействующими анаболическими средствами, позволяет ускорить этот процесс многократно. Ведь сами по себе никакие анаболические средства не вызывают мышечной гипертрофии. Они лишь ускоряют и усиливают структурный положительный след тренировочного процесса. Другими словами, они ускоряют естественный тренировочный процесс, но ускоряют его многократно.

Кроме непосредственного белково-синтетического действия инсулин ускоряет также дифференцировку клеток, делая их более зрелыми и улучшая, тем самым, их функционирование. Если у человека есть наследственная предрасположенность к опухолям, ему нельзя применять анаболические стероиды и соматотропин, но ему можно применять инсулин.

Инъекции инсулина.

Сразу оговорюсь, что рассматриваемый материал не будет касаться больных сахарным диабетом. Для них введение инсулина - это заместительная терапия, направленная на компенсацию заболевания и нормализация состояния. Нас в данном случае интересует влияние инсулина на человека здорового, не склонного к сахарному диабету.

Как уже было сказано выше, нормальная поджелудочная железа обычного человека за сутки выделяет 40 ЕД инсулина (единица действия - это активность 0,04082мг чистого кристаллического инсулина),

Лекарственная форма

Существует много различных лекарственных форм инсулина. Инсулин выпускается во флаконах для введения с помощью инсулиновых шприцев, а также в специальных небольших флакончиках для шприц-ручек с дозатором. Самая распространенная и самая удобная для применения форма - это раствор инсулина во флаконах. К тому же инсулин во флаконах в несколько раз дешевле, чем инсулин для шприц-ручек.

Существуют флаконы по 5 и 10 мл с активностью по 40, 60 и 80 ЕД инсулина в 1 мл. Самая распространенная на сегодняшний день форма выпуска - это флаконы по 10 мл инсулина с активностью по 40 ЕД в 1 мл. Один флакон, таким образом, содержит в общей сложность 400 ЕД инсулина. Если, не дай бог, ввести человеку сразу весь флакон, то с ним (с человеком, а не с флаконом) можно проститься уже навсегда. Скорая может не успеть. Поэтому с инсулином надо обращаться очень внимательно, аккуратно, тщательно подсчитывая и перепроверяя введенную дозу. Если необходимо, например, ввести 4 ЕД инсулина, то нужно будет набрать в шприц 0,1 мл раствора. Одноразовые инсулиновые шприцы подходят как нельзя более, т.к. имеют очень маленький объем и хорошо подходят для точной дозировки инсулина. Инсулин набирается одноразовым шприцем из флакона сквозь резиновую пробку (протереть предварительно спиртом). Флаконы с инсулином как целые, так и начатые, хранятся обычно в холодильнике при температуре +7 - +4°С.

В настоящее время на фармацевтическом рынке имеют хождение всего 3 вида инсулина: "инсулин человеческий генно-инженерный", "инулин свиной", полученный из поджелудочных желез свиней, и "инсулин для инъекций", полученный и поджелудочных желез крупного рогатого скота, В некоторых странах выпускается еще инсулин китовый, у нас он, однако, уже снят с производства.

Инсулин человеческий генно-инженерный получают путем бактериального синтеза. В 70-х гг. XX в. группе американских ученых удалось внедрить в генетический аппарат обычной кишечной палочки (Е. Coli) ген, ответственный за синтез инсулина, предварительно посадив его на белковый вектор. На специальной питательной среде кишечная палочка размножается очень быстро. Из нее выделяют инсулин, очищают, консервируют и расфасовывают. Человеческий генно-инженерный инсулин - самый дорогой из всех других типов инсулина.

Свиной инсулин намного дешевле человеческого и, в то же время, его эффект практически не отличается от эффекта человеческого. Свинья вообще очень близка к человеку по многим биологическим параметрам (или, может быть, наоборот, человек достаточно близок к свинье). Инсулин для инъекций, получаемый из поджелудочных желез крупного рогатого скота, постепенно уходит из практики, т. к. редко, но все же вызывает аллергию. Животный инсулин очень дешев в производстве, т. к. получается из отходов (требухи) на мясомолочных комбинатах.

Все виды инсулинов классифицируются по продолжительности действия. Обычный инсулин, кому бы он ни принадлежал, действует не более 6-и часов и называется инсулином короткого действия. Начинает действовать он приблизительно через 15-20 мин после подкожного введения. Максимум действия наступает через 7,5-2 часа.

Для лечения больных диабетом выпускают различные типы инсулинов продленного действия для того, чтобы больному не нужно было делать себе инъекции каждые 6 часов. После специально обработки действие инсулина ослабляется, но зато удлиняется по времени. Препараты средней продолжительности действия проявляют себя через 1,5 - 2 часа после начала подкожного введения. Пик действия наступает через 3-6 ч. а общая продолжительность действия равняется 12-и часам. Это ровно вдвое дольше активности инсулина короткого действия.

Существуют еще препараты длительного действия. Они начинают действовать через 4-5 ч., пик действия наступает через 12-18 ч., а общая продолжительность действия равна 30-и часам.

В спортивной практике с анаболической целью используются только инсулины короткого действия (6-и часовые). Продиктовано это исключительно соображениями безопасности. Если человеку здоровому, не больному сахарным диабетом и не веющему в крови избытка сахара ввести инсулин продленного действия, то ночью во время сна он может впасть в гипогликемическую кому и уже никогда больше не проснуться. Использование короткодействующего инсулина необходимо еще и потому, что его действие ни в коем случае не должно совпадать по времени с трен