Objev inzulínu a jeho role v těle

Objev inzulínu a jeho role v těle

Zřeknutí se odpovědnosti

Máte-li jakékoli zdravotní dotazy nebo obavy, obraťte se na svého poskytovatele zdravotní péče. Články o příručce pro zdraví jsou podepřeny recenzovaným výzkumem a informacemi získanými od lékařských společností a vládních agentur. Nejsou však náhradou za odbornou lékařskou pomoc, diagnostiku nebo léčbu.

V deštivé noci v roce 1921 na univerzitě v Torontu objevil Frederick Banting spolu se svým asistentem Charlesem Bestem inzulín v laboratoři, kterou jim poskytl John Macleod. Tím dosáhli jednoho z nejvýznamnějších lékařských průlomů všech dob.

Dobře, nevíme, jestli skutečně pršelo. A průlom rozhodně nenastal jen za jednu noc. Ale tito tři vědci - spolu s Jamesem Collipem, který později pomohl očistit inzulín - jsou skutečně připočítáni s objevem inzulínu.



Životně důležité orgány

  • Až do objevení inzulínu na počátku 20. století byl diabetes typu 1 (T1DM) vždy fatální.
  • Zpočátku byl inzulin používaný k léčbě odvozen od zvířat, konkrétně krav (hovězí inzulín) a prasat (prasečí inzulín).
  • Nyní se syntetický lidský inzulín vyrábí pomocí bakterií. Typy se liší v tom, jak rychle působí na tělo a ve způsobu porodu.
  • Léčbu inzulínem používá také 31% lidí s diabetem typu 2 (T2DM) obvykle poté, co dojde k vyhoření slinivky břišní z produkce extra inzulínu, aby se kompenzovala odolnost buněk vůči němu.


Skutečný příběh o objev inzulínu zahrnuje několik let a řadu výzkumníků (Vecchio, 2018). Zatímco popisy onemocnění, u nichž se předpokládalo, že jde o cukrovku, pocházejí ve starověkém Egyptě již od roku 1500 př. N. L., Až v 18. století si lidé začali uvědomovat, že při onemocnění může hrát roli slinivka. V roce 1890 si vědci všimli, že úplné odstranění slinivky břišní u psa mělo za následek příznaky často pozorované u lidí s cukrovkou. Z toho věděli, že pankreas má něco společného s tímto stavem - prostě museli přijít na to, o co přesně jde.

Pankreas je jedinečný orgán, který má exokrinní i endokrinní funkce. Exokrinní znamená, že orgán vylučuje chemické látky potrubím. V tomto případě pankreas vylučuje trávicí enzymy prostřednictvím potrubí a do střev. Endokrinní znamená, že orgán vylučuje chemické látky přímo do krevního řečiště.

reklama

Více než 500 generických léků, každý 5 $ měsíčně



Přepněte na lékárnu Ro a získejte své recepty za pouhých 5 $ měsíčně (bez pojištění).

Zjistit více

Vědci si všimli, že pankreas měl více funkcí. Když zablokovali kanály pankreatu (jeho exokrinní funkce), části pankreatu zemřou. Avšak oblasti slinivky břišní známé jako Langerhansovy ostrůvky (protože vypadaly jako ostrůvky tkáně v pankreatu) nezemřely a hladina cukru v krvi nebyla ovlivněna. To naznačovalo, že ostrůvky měly nějaký druh endokrinní funkce, která hrála roli v hladinách cukru v krvi. V devadesátých letech 20. století vytvořil Sir Edward Sharpey-Schafer termín inzulín, aby odkazoval na látku vylučovanou z těchto ostrůvků, která by mohla kontrolovat hladinu cukru v krvi, přičemž tento termín převzala z latiny ostrov , což znamená ostrov.

Banting a Best pracovali na izolaci inzulínu z pankreatu v roce 1921 prováděním výzkumu na psech. Prezentovali svá zjištění - oficiálně oznámili objev inzulínu - v prosinci 1921 a v roce 1922 byl inzulín poprvé použit u lidí. Prvním příjemcem inzulínu byl Leonard Thompson, čtrnáctiletý chlapec s diabetem 1. typu. Před touto dobou byl diabetes mellitus 1. typu smrtelným onemocněním.

Co je inzulín a proč je tak důležitý?

Jak Banting a další zjistili, inzulín je hormon, který se vylučuje z oblastí slinivky břišní nazývaných Langerhansovy ostrůvky. Konkrétně se inzulín vylučuje z beta buněk na ostrůvcích. Existují také alfa buňky, které vylučují glukagon (další hormon podílející se na regulaci hladiny cukru v krvi), delta buňky, které vylučují somatostatin (inhibiční hormon), a menší množství dalších buněk vylučujících hormony.

Inzulin a glukagon jsou primární hormony, které regulují hladinu cukru v krvi v těle. Pro udržení zdraví je nezbytné, aby hladina cukru v krvi zůstala přísně kontrolována. Příliš nízká hladina cukru v krvi (nazývaná hypoglykemie) nebo příliš vysoká hladina cukru v krvi (hyperglykémie) může vést ke komplikacím a dokonce ke smrti. Inzulin pomáhá snižovat hladinu cukru v krvi, zatímco glukagon je zvyšuje. Poruchy inzulínu jsou tedy poruchy, při kterých jsou hladiny cukru v krvi nekontrolované. Jedná se primárně o nemoci jako diabetes mellitus 1. typu (T1DM) a diabetes mellitus 2. typu (T2DM). Některé neobvyklé stavy však mohou ovlivnit také hladinu inzulínu v krvi. K těm se brzy dostaneme, ale nejdřív se pojďme hlouběji ponořit do toho, co inzulín dělá v těle.



Inzulin v těle

Inzulin je typ hormonu známého jako peptidový hormon. Peptidové hormony pracují v těle tím, že působí na povrchu buněk, aby předávaly zprávy. Inzulin začíná jako jediný řetězec aminokyselin známý jako preproinzulin, než se přemění na proinzulin a nakonec na inzulín. Část tohoto procesu vytváří vedlejší produkt známý jako C-peptid. Měření C-peptidu může být klinicky důležité, protože může naznačovat, kolik přirozeného inzulínu produkuje lidské tělo.

viagra 100mg jak dlouho to vydrží

Inzulin se uvolňuje z beta buněk do krevního řečiště v reakci na zvýšené hladiny cukru v krvi (také nazývané hladiny glukózy v krvi). Když jíte jídlo, které obsahuje cukr nebo sacharidy (které se rozpadají na cukr), hladina glukózy v krvi stoupá. Molekuly glukózy vstupují do beta buněk v pankreatu tím, že procházejí proteinem na buněčném povrchu, který se nazývá transportér glukózy 2 (GLUT2). To signalizuje beta buňce, že je čas vylučovat inzulín.

Jakmile se inzulin uvolní do těla, váže se na receptory inzulínu na povrchu buněk. V tukových (tukových) buňkách a svalových buňkách aktivace inzulínového receptoru přesune protein zvaný glukózový transportér 4 (GLUT4) na povrch buněk. Glukóza je poté schopna vstoupit do tukových a svalových buněk prostřednictvím GLUT4, čímž účinně snižuje množství glukózy v krvi. V tukových buňkách se glukóza ukládá jako triglyceridy (druh tuku). Ve svalových buňkách se glukóza používá jako energie a lze ji také později uložit do dlouhých řetězců nazývaných glykogen.

Inzulín také působí na jaterní buňky a vybízí je, aby také ukládaly glukózu jako glykogen. Glukóza může vstoupit do jaterních buněk bez GLUT4. Inzulín však aktivuje enzym zvaný hexokináza a další enzymy, které se podílejí na tvorbě glykogenu, účinně tam zadržují glukózu a udržují hladinu cukru v krvi na nízké úrovni.

Je možné provést krevní test ke kontrole hladiny inzulínu v těle. Tyto hodnoty však nejsou běžně kontrolovány. Místo toho lze k diagnostice onemocnění, jako je prediabetes, T1DM a T2DM, použít jiné krevní testy, včetně testu glykémie nalačno (FPG), testu glukózové tolerance (OGTT) a testu hemoglobinu A1c (HbA1c).

Poruchy inzulínu

Poruchy inzulínu zahrnují stavy, kdy je v těle příliš mnoho inzulínu (tzv. Hyperinzulinémie), stavy, kdy v těle není dostatek inzulínu, a stavy, ve kterých je proměnlivé množství inzulínu, ale buňky těla nejsou efektivně na to reagovat. Druhá situace se nazývá inzulínová rezistence a je příčinou prediabetes a T2DM.

Prediabetes, T1DM a T2DM jsou zdaleka nejčastějšími poruchami inzulínu. Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) od roku 2015 má více než 84 milionů Američanů prediabetes - stav, který může vést k T2DM (CDC, 2017). Více než 30 milionů - to je téměř 1 z 10 - lidí ve Spojených státech trpí cukrovkou. Z nich 90-95% lidí má T2DM.

T1DM je autoimunitní onemocnění, při kterém tělo přestává vyrábět inzulín nebo produkuje jen velmi málo inzulínu. Autoimunitní onemocnění je porucha, při které tělo útočí samo na sebe. V T1DM si tělo vytváří protilátky, které cílí a ničí beta buňky pankreatu. Výsledkem je, že již nejsou schopni produkovat inzulín. T1DM se dříve označoval jako juvenilní diabetes nebo diabetes mládí, je však možné nově diagnostikovat T1DM jako dospělý. Zdá se, že genetika hraje alespoň částečnou roli v tom, že někoho vystavuje riziku rozvoje T1DM, ale není to jediný faktor. Vědci se domnívají, že roli hraje také expozice, jako je expozice virům. Protože lidé s T1DM nedělají inzulín, jsou při léčbě závislí na inzulínu.

T2DM a prediabetes jsou onemocnění, při nichž je tělo rezistentní na inzulín. To znamená, že pankreas je stále schopen produkovat inzulín (alespoň zpočátku), ale buňky těla mají sníženou citlivost na inzulín. To vede ke zvyšování hladiny cukru v krvi, protože glukóza není účinně transportována do tukových a svalových buněk, ani není účinně udržována v játrech jako glykogen. Když jsou hladiny mírně zvýšené, říká se, že jedinec má prediabetes. Jakmile hladina cukru v krvi překročí určitou prahovou hodnotu, je jedinci diagnostikována T2DM.

Vědci si nejsou jisti, co přesně způsobuje inzulínovou rezistenci na molekulární úrovni, ale nejvýznamnějšími rizikovými faktory jsou sedavý životní styl a nadváha nebo obezita (zejména nadbytečný tuk uprostřed nebo zvětšený pas). Zpočátku mohou být beta buňky pankreatu schopny držet krok s potřebami těla a kompenzovat tak inzulínovou rezistenci. Postupem času se však pankreas spálí a nedokáže vyprodukovat tolik inzulínu, kolik tělo potřebuje. Léky na T2DM jsou zaměřeny na snížení hladiny cukru v krvi a zvýšení citlivosti těla na inzulín. Méně než třetina (31%) lidí s T2DM potřebuje k léčbě inzulin.

Existuje několik vzácnějších poruch, které ovlivňují hladinu inzulínu v těle. Inzulinomy jsou nádory, které vylučují inzulín, což má za následek vysokou hladinu inzulínu v krvi a nízkou hladinu cukru v krvi. Ty jsou mimořádně vzácné, odhadem 4 domy na 1 000 000 lidí každý rok (UpToDate, 2019). Nesidioblastóza je další stav, při kterém tělo produkuje příliš mnoho inzulínu. Avšak místo toho, aby měli nádor vylučující inzulín, lidé s nesidioblastózou mají pouze vyšší počet beta buněk v pankreatu, než je obvyklé. A konečně, existují genetické příčiny vysoké hladiny inzulínu v krvi, s nimiž se někteří jedinci rodí. Tomu se říká vrozený hyperinzulinismus. Dosud bylo identifikováno devět genových mutací, které to mohou způsobit, ale i ty jsou velmi vzácné - 1 z 2 500 až 1 z 50 000.

Jaké jsou příznaky a příznaky problémů s inzulínem?

Příznaky spojené s problémy s inzulínem jsou stejné jako příznaky, které se projevují, když jsou hladiny cukru v krvi příliš vysoké nebo příliš nízké.

Pokud jsou hladiny inzulínu příliš vysoké, může to způsobit hypoglykemii. Příznaky nízké hladiny cukru v krvi mohou začít mírně, ale mohou se rychle stát nebezpečnými a dokonce smrtelnými. Obsahují:

  • Úzkost
  • Závrať
  • Únava
  • Bolest hlavy
  • Nepravidelný srdeční rytmus nebo bušení srdce (rychlý srdeční rytmus, který se cítí jako třepetání)
  • Otřesy
  • Pocení
  • Změny vidění
  • Zmatek
  • Šustění slov
  • Záchvaty
  • Ztráta vědomí
  • Smrt

Pokud je hladina inzulínu příliš nízká nebo je tělo rezistentní na inzulín, může to způsobit hyperglykemii. Vysoká hladina cukru v krvi může být asymptomatická, může mít za následek dlouhodobé komplikace nebo může vést k život ohrožujícím stavům známým jako diabetická ketoacidóza (DKA) a hyperosmolární hyperglykemický stav (HHS). Mezi příznaky patří:

  • Zvýšená žízeň (polydipsie)
  • Časté močení (polyurie)
  • Extrémní hlad (polyfágie)
  • Nedostatek energie
  • Ztráta váhy
  • Vize se mění
  • Necitlivost, brnění nebo bolest končetin (neuropatie)
  • Obtížné hojení
  • Časté infekce
  • Srdeční choroby nebo problémy s cévami
  • Ovocný dech
  • Ospalost
  • Bolest břicha
  • Zvracení
  • Horečka
  • Zmatek
  • Jíst

Inzulín jako lék

Od svého objevu byl inzulín dále testován a vyvinut na několik léků, které mohou být podávány lidem s cukrovkou. The Americká diabetická asociace (ADA) odhaduje, že šest milionů lidí používá inzulín ve Spojených státech (ADA, 2015).

Na rozdíl od jiných léků na diabetes není inzulín pilulka. Až na jednu výjimku musí být podán kůží, obvykle jehlou. Jak již bylo řečeno, existují více možností pro lidi, kteří užívají inzulín (Shah, 2016).

  • Injekční lahvička a injekční stříkačka: Metoda injekční lahvičky a injekční stříkačky je to, na co si obvykle myslíte, když si představíte inzulínové injekce nebo injekce inzulínu. Jedná se o natažení předem určené dávky inzulínu do injekční stříkačky, kterou si pak sám aplikuje.
  • Inzulínové pero: Inzulínová pera jsou zařízení, která již mají uvnitř inzulin. Uživatel může upravit dávku, obvykle číselníkem nebo jiným mechanismem. Inzulínová pera jsou uživatelsky přívětivější a mohou mít také menší jehly, což usnadňuje jejich používání.
  • Inzulínová pumpa: Inzulínová pumpa jsou zařízení, která se připojují k tělu a která mohou během jídla dodávat nepřetržitě malé množství inzulínu i větší dávky. Tyto pumpy více napodobují to, co pankreas ve skutečnosti dělá v těle. Mohou také dodávat přesnější dávky inzulínu. Inzulínové pumpy mohou jednotlivci umožnit větší flexibilitu v jeho životním stylu, protože lidé musí zařízení pouze nosit a nemusí se neustále starat o jednotlivé injekce.

V kombinaci s nepřetržitým monitorováním glukózy mohou inzulínové pumpy sloužit jako uzavřená forma podávání inzulínu. To znamená, že hladiny cukru v krvi jsou nepřetržitě sledovány a pumpa odpovídajícím způsobem reaguje na odečty. Tento systém se někdy označuje jako umělý pankreas a v současné době se testuje.

  • Inzulínový tryskový injektor: Tryskové injektory fungují tak, že stříkají vysokotlaké kapalné léky přes kůži. Mohou být účinnou metodou podávání pro ty, kteří jsou s jehlami nepohodlní. Jedna studie dokonce prokázal, že tryskový injektor může být lepší než inzulínové pero při kontrole hladiny cukru v krvi lidí s T2DM (Guo, 2017).
  • Inhalační inzulin: V současné době existuje jedna forma inhalačního inzulínu schváleného FDA, která se nazývá Afrezza. Afrezza je rychle působící forma inzulínu, která snižuje počet denních vpichů jehly, které jednotlivec může potřebovat. Jiné typy inhalovaného inzulínu byly k dispozici, ale nebyly příliš populární , pravděpodobně kvůli respiračním vedlejším účinkům (Oleck, 2016).

Stejně jako se liší způsoby podávání inzulínu, tak se liší i typy inzulínu, které si lidé mohou sami dávat. Zpočátku byl inzulin používaný k léčbě získáván ze zvířat, konkrétně krav (hovězí inzulín) a prasat (prasečí inzulín). Nyní se syntetický lidský inzulín vyrábí pomocí bakterií. Vědci k tomu použili technologii rekombinantní DNA. To znamená brát lidský gen pro produkci inzulínu a umístit jej do genetického kódu bakterií. Bakterie přečetly kód, jako by byl jejich vlastní, a produkují lidský inzulín.

Jedním z cílů léčby inzulínem je napodobit, co se v těle stane s inzulínem. To zahrnuje stálý přísun nízkoúrovňového inzulínu, který trvá po celý den (tento stav se nazývá bazální inzulin), spolu se zvýšením hladiny inzulínu kolem jídla, aby bylo možné zvládnout související zvýšení hladiny cukru v krvi (tyto dávky se nazývají bolusy). S ohledem na tuto skutečnost bylo vyvinuto několik různých forem inzulínu, které se liší podle času jejich nástupu (jak dlouho trvá, než začne fungovat inzulín), doby špičky (jak dlouho po injekci je inzulín nejúčinnější) a doby trvání (jak dokud účinek inzulínu nevydrží). Tyto různé formy se někdy označují jako analogy inzulínu. Hlavní typy inzulínu podle ADA jsou seřazeny podle toho, jak rychle fungují:

  • Rychle působící: Začíná pracovat za 15 minut, vrcholí za 1 hodinu, je účinný po dobu 2-4 hodin (např. Lispro / Humalog, aspart / Novolog)
  • Pravidelné nebo krátkodobé: Začíná pracovat za 30 minut, vrcholí za 2-3 hodiny, je účinné po dobu 3-6 hodin (např. Humulin R, Novolin R)
  • Středně působící: Začíná pracovat za 2-4 hodiny, vrcholí za 4-12 hodin, je účinný po dobu 12-18 hodin (např. NPH / Humulin N, NPH / Novolin N)
  • Dlouhodobě působící: Začíná pracovat po několika hodinách, je účinný po dobu 24 hodin (např. Detemir / Levemir, glargin / Basaglar, glargin / Lantus)
  • Extrémně dlouhé působení: Začíná pracovat po několika hodinách, je účinné po dobu 42 hodin (např. Degludec / Tresiba) ( TADY JE )

V některých případech lze kombinovat různé typy inzulínu.

Pokud užíváte inzulín k léčbě cukrovky, je důležité si o dávkování promluvit se zdravotnickým pracovníkem. Sledování hladin glukózy v krvi je dobrým způsobem, jak zjistit, zda se u vás vyskytne mnoho epizod hypoglykemie nebo hyperglykémie, což může naznačovat, že by se vaše dávkování mělo změnit.

Reference

  1. Americká diabetická asociace. (n.d.). Základy inzulínu. Citováno z https://www.diabetes.org/diabetes/medication-management/insulin-other-injectables/insulin-basics .
  2. Americká diabetická asociace. (2015). Rychlá fakta o datech a statistikách o cukrovce . RYCHLÁ FAKTA Data a statistiky o cukrovce . Citováno z https://professional.diabetes.org/content/fast-facts-data-and-statistics-about-diabetes .
  3. Centra pro kontrolu a prevenci nemocí. (2017, 18. července). Nová zpráva CDC: Více než 100 milionů Američanů má cukrovku nebo prediabetes. Citováno z https://www.cdc.gov/media/releases/2017/p0718-diabetes-report.html .
  4. Guo, L., Xiao, X., Sun, X., & Qi, C. (2017). Srovnání tryskového injektoru a inzulínového pera při kontrole koncentrací glukózy a inzulínu v plazmě u pacientů s diabetem 2. typu. Lék , 96 (1). doi: 10,1097 / md.0000000000005482, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28072690
  5. Oleck, J., Kassam, S., & Goldman, J. D. (2016). Komentář: Proč byl inhalovaný inzulín selháním na trhu? Diabetes Spectrum , 29 (3), 180–184. doi: 10,2337 / diaspect.29.3.180, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5001220/
  6. Shah, R., Shah, V., Patel, M., & Maahs, D. (2016). Způsoby podávání inzulínu: minulost, současnost a budoucnost. International Journal of Pharmaceutical Investigation , 6 (1), 1. doi: 10,4103 / 2230-973x,176456, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4787057/
  7. UpToDate. (2019). Insulinom. Citováno z https://www.uptodate.com/contents/insulinoma .
  8. Vecchio, I., Tornali, C., Bragazzi, N.L., a Martini, M. (2018). Objev inzulínu: důležitý milník v historii medicíny. Hranice v endokrinologii , 9 . doi: 10.3389 / fendo.2018.00613, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/30405529
Vidět víc